Viele große Säugetiere haben ihre genetische Vielfalt verloren, oft aufgrund menschlicher Maßnahmen, die ihre Populationen schrumpfen lassen. Die Folgen können schwerwiegend sein, denn ohne genetische Vielfalt verfügt eine Population nicht über eine „genetische Datenbank“, auf die sie zurückgreifen kann, um sich an Umweltveränderungen anzupassen.
Der Pardelluchs (Lynx pardinus) ist dieser Rückgang der Artenvielfalt nichts Neues. Menschliche Aktivitäten haben die Populationen auf gefährlich niedrige Zahlen reduziert, was zu einem schrumpfenden Genpool führt. Dieser Verlust gefährdet die Fähigkeit des Luchses, sich an veränderte Umgebungen anzupassen, und gefährdet sein Überleben.
Die Forschung unseres Teams enthüllt, wie sich der Iberische Luchs mit seinem Cousin, dem Eurasischer Luchs (Lynx lynx) in den letzten paar tausend Jahren. Diese Vermischung könnte die genetische Vielfalt des Iberischen Luchses erhöht haben. Dies ist ein entscheidender Faktor für sein Überleben, insbesondere da die Art einer so unsicheren Zukunft entgegensieht.
Eine geringe genetische Vielfalt kann zu einer „Inzuchtdepression“ führen, bei der sich eng verwandte Tiere paaren und Nachkommen produzieren, die weniger überlebensfähig sind. In extremen Fällen kann dies ganze Populationen oder sogar Arten an den Rand des Aussterbens bringen. Aussterben.
Um die genetische Vielfalt gefährdeter Populationen zu stärken, greifen Umweltschützer manchmal auf die „genetische Rettung“ zurück. Dabei werden Individuen aus verschiedenen Populationen zusammengeführt, in der Hoffnung, dass sie sich mit den einheimischen Tieren paaren. Dadurch wird die Inzucht verringert und die genetische Vielfalt erhöht.
Diese Strategie kann zwar effektiv sein, ist aber nicht ohne Risiken. Die Einführung von Tieren, die genetisch zu unterschiedlich sind, kann vorteilhafte Merkmale zerstören oder abschwächen und so möglicherweise die Überlebens- und Fortpflanzungsfähigkeit der Population beeinträchtigen. Dieses Phänomen wird als „Auszuchtdepression“ bezeichnet. Trotz dieser Risiken bleibt die genetische Rettung ein wertvolles Instrument im Artenschutz, auch wenn sie oft mit Vorsicht eingesetzt wird.
Einer der schwerwiegendsten Fälle von reduzierter genetischer Vielfalt ist die Pardelluchseinst die am stärksten bedrohte Katzenart der Welt. Sie kommt hauptsächlich in Teilen Spaniens und Portugals vor.
Rettung und Bergung
Heute erholt sich der Iberische Luchs von seiner fast völligen Ausrottung. Mehr als 400 fortpflanzungsfähige Weibchen wurden in den Volkszählung 2023. Dies ist ein massiver Anstieg gegenüber nur 25 im Jahr 2002. Diese Trendwende ist vor allem einem ehrgeizigen Naturschutzprogramm in den letzten zwei Jahrzehnten, einschließlich koordinierter Zuchtprogramme und Wiedereinführungen.
Ein Teil dieses Erfolgs ist dem „genetischen Rettungseffekt“ zu verdanken, bei dem die Vermischung der beiden verbleibenden genetisch unterschiedlichen Populationen dazu beitrug, die genetische Vielfalt der Art zu erhöhen. Trotz dieser Fortschritte steht der Iberische Luchs immer noch vor erheblichen Herausforderungen. Die Population ist weit davon entfernt, das Minimum von 1.100 fortpflanzungsfähigen Weibchen zu erreichen, das erforderlich ist, um als fortpflanzungsfähig angesehen zu werden. genetisch lebensfähigDamit ist die genetische Vielfalt nach wie vor eine der geringsten, die jemals verzeichnet wurde.
Eine weitere genetische Rettung könnte eine Lösung sein, um die Vielfalt zu erhöhen. Doch die Sache hat einen Haken: Es gibt weltweit keine anderen Pardelluchspopulationen, die als Quelle neuen genetischen Materials dienen könnten.
Alte DNA kann aus historischen Überresten oder subfossilen Proben (Tiere, die nicht alt genug sind, um als echte Fossilien zu gelten, aber auch nicht als modern gelten) extrahiert werden. Durch die Untersuchung dieser Proben können Wissenschaftler wertvolle Einblicke in die genetische Vergangenheit von Arten gewinnen und einen genauen Vergleich mit ihren heutigen Gegenstücken ermöglichen.
Im Jahr 2015 besuchte unsere Kollegin Maria Lucena-Perez zum ersten Mal das Labor eines anderen Kollegen, Michael Hofreiter, in Deutschland, um die allerersten vollständigen Genomdaten aus den Knochen des urzeitlichen Iberischen Luchses zu generieren. Die Extraktion urzeitlicher DNA aus Knochen ist ein hochspezialisierter Prozess, der spezielle Reinraumanlagen erfordert, um eine Kontamination durch moderne DNA zu verhindern.
Gemeinsam konnte unser Team erfolgreich Kern-DNA aus drei Exemplaren des Iberischen Luchses extrahieren. Zwei davon waren etwa 2.500 Jahre alt. Das dritte Exemplar war mehr als 4.000 Jahre alt. Dies war das erste Mal, dass Kern-DNA aus einem Iberischen Luchs extrahiert wurde. Marias Leistung hat unser Verständnis der Entwicklung des Erbguts des Iberischen Luchses im Laufe von Tausenden von Jahren erheblich erweitert.
Unser Team analysierte und verglich die DNA mit der des heutigen Iberischen Luchses. Zu unserer Überraschung zeigte der Urluchs sogar eine geringere genetische Vielfalt als seine heutigen Nachkommen. Angesichts des starken Rückgangs ihrer Populationen in den letzten Jahrhunderten war dieser Befund sowohl unerwartet als auch rätselhaft.
Artenkreuzung
Das fehlende Puzzleteil war die Entdeckung, dass die heutigen Populationen des Iberischen Luchses mehr genetische Varianten mit dem eng verwandten Eurasischen Luchs gemeinsam haben als ihre ursprünglichen Artgenossen. Dies lässt darauf schließen, dass sich die beiden Arten in den letzten 2.500 Jahren erfolgreich gekreuzt haben, was die genetische Vielfalt des heutigen Iberischen Luchses erhöht hat.
Diese Ergebnisse stimmen mit umfangreichen genomischen Belegen überein, die einen frühen Genfluss vom Eurasischen Luchs in das Genom des Iberischen Luchses belegen. Obwohl die beiden Arten heute nicht mehr denselben Lebensraum haben, lebten sie einst auf der Iberischen Halbinsel und möglicherweise auch in Südfrankreich und Norditalien zusammen. Diese Situation hätte reichlich Gelegenheit zur Kreuzung geboten.
Die Wahrscheinlichkeit, dass sich diese beiden Arten auf natürliche Weise begegnen und fortpflanzen, steigt wieder, da sich ihre Verbreitungsgebiete weiter ausdehnen. Dies könnte in Zukunft neue Möglichkeiten für genetische Vielfalt eröffnen.
Die Entwicklung der Analyse des gesamten Kerngenoms in den letzten 30 Jahren hat zahlreiche Fälle von Kreuzungen zwischen Arten aufgedeckt, wie zum Beispiel zwischen Eisbären und Braunbären. Dies lässt darauf schließen, dass der Fall des Luchses nicht so ungewöhnlich ist. Der Pardelluchs ist jedoch das erste dokumentierte Beispiel, bei dem die Fortpflanzung zwischen verschiedenen Arten die genetische Vielfalt der gesamten Art deutlich erhöht hat.
Die genauen Auswirkungen dieses genetischen Schubs sind noch nicht vollständig geklärt, insbesondere, ob er die Fitness und das Überleben der Population verbessert hat. Eine interessante Möglichkeit ist, dass der Iberische Luchs trotz seiner extrem geringen genetischen Vielfalt überleben konnte, weil der Eurasische Luchs immer wieder genetische Rettungen vornahm.
Obwohl es noch mehr zu lernen gibt, bietet unsere Forschung eine unerwartete, aber wichtige Fallstudie für die breitere Diskussion über genetische Rettung. Wenn wir die Wahrscheinlichkeit von Inzucht- und Auszuchtdepressionen bei Kreuzungen besser vorhersagen können, könnten wir genetische Rettung effektiver als Schutzinstrument in der anhaltenden Biodiversitätskrise einsetzen.
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