Axolotl „genetisch nicht zu unterscheiden“ von anderen Salamandern

Axolotl sind an der University of Kentucky (UK) keine Unbekannten.

Seit fast 20 Jahren untersuchen Labore auf dem britischen Campus den Axolotl – eine in Mexiko beheimatete Salamanderart – aufgrund seiner Fähigkeit, Körperteile wie Gliedmaßen, Schwanz und sogar das Rückenmark zu regenerieren. Durch die Untersuchung von Axolotl hoffen Forscher in Großbritannien und auf der ganzen Welt, eines Tages Therapien zu entwickeln, die Menschen helfen können, ihr eigenes Gewebe zu regenerieren.

Einer der Gründe, warum der Axolotl in der regenerativen Forschung so faszinierend ist, ist seine Pädomorphie, dh die Beibehaltung jugendlicher Merkmale bis ins Erwachsenenalter. Anstatt sich zu verwandeln und sich wie andere Salamanderarten vom Wasser ans Land zu bewegen, lebt der Axolotl sein ganzes Leben lang im Wasser. Die Isolation von einer aquatischen Umgebung hat der wissenschaftlichen Gemeinschaft den Eindruck vermittelt, dass Axolotl eine sehr unterschiedliche Art sind – und diese Unterscheidung macht das Studium der regenerativen Fähigkeiten von Axolotl so attraktiv.

Ein von Großbritannien geführtes Team hat jedoch in Zusammenarbeit mit Forschern aus Mexiko herausgefunden, dass sich der Axolotl eigentlich nicht wesentlich von anderen Tigersalamanderarten unterscheidet. Durch die Rekonstruktion einer Evolutionsgeschichte stellten sie fest, dass die genetischen Unterschiede zwischen Axolotl und anderen Salamandern in ihrer Region Mexiko kaum zu unterscheiden waren.

„Wir gingen davon aus, dass die Chance für einen Genfluss (in Axolotls) sehr gering war – wenn Ihr Körper es Ihnen nicht erlaubt, sich über Land zu bewegen, bedeutet das, dass Gene nicht ausgehen und andere Gene nicht hereinkommen werden.“ sagte David Weisrock, Professor und Vorsitzender des britischen Instituts für Biologie und Mitautor der Studie. „Aber unsere Daten zeigen, dass dies nicht der Fall ist. Es gibt eine starke Signatur des Genflusses, der sich in und aus Axolotl-Populationen bewegt, was im Gegensatz zu dem steht, was die meisten Biologen erwartet hätten. Tatsächlich hat es eine sehr klare Evolutionsgeschichte des genetischen Austauschs mit anderen Salamandern drumherum.“

Aber andere Salamander haben die Fähigkeit, sich zu verwandeln und terrestrisch zu werden. Warum bleibt der Axolotl im Wasser?

Einer der Gründe kann lokale Anpassung sein, bei der eine Umgebung (z. B. ein See) zu einer natürlichen Selektion führt, die einen Phänotyp oder ein bestimmtes Merkmal beibehält, obwohl es einen Genfluss aus anderen Populationen gibt.

Ein weiterer Grund kann die phänotypische Plastizität sein, wenn ein ähnlicher genetischer Hintergrund mehrere Phänotypen hervorbringt.

„Wir wissen nicht, inwieweit die phänotypische Plastizität dieses Muster antreibt oder wie viel davon lokale Anpassung ist“, sagte Levi Gray, Ph.D., ein ehemaliger Postdoc in Großbritannien, der die Studie mitverfasst hat. „Das sind völlig offene Fragen. (Salamander-)Populationen in den USA wurden untersucht, um sie besser zu verstehen, aber die mexikanischen Populationen – wo viele dieser wirklich interessanten Variationen vorkommen – wurden nicht auf die gleiche Weise untersucht.“

Gray vermutet auch, dass weitere Populationen – vielleicht sogar sich verwandelnde Axolotl – in der Region unentdeckt sein könnten, wo ein etwas anderer Lebensraum sie eher dazu bringen würde, an Land zu ziehen.

Dies sind alles Themen, die graue Hoffnungen in Zukunft erforschen werden, aber es wird immer schwieriger, Axolotl zu studieren. Laut der Roten Liste der IUCN wird der Axolotl als vom Aussterben bedroht aufgeführt, wobei weniger als 1.000 in der Natur verbleiben.

Was bedeutet das alles für die Zukunft der Axolotl- und Regenerationsforschung?

Das Team hofft, dass ihre Erkenntnisse nicht nur dazu beitragen, Axolotl besser zu verstehen, sondern auch dazu beitragen, sie zu erhalten. Die Forschung öffnet auch Türen für zukünftige Studien in einer Vielzahl von Disziplinen.

„Eine Studie wie diese eröffnet neue Möglichkeiten für das Studium der Regeneration“, sagte Kathryn Everson, Ph.D., Co-Autorin und ehemalige Postdoc am UK. „Eines der interessantesten Merkmale des Axolotl ist seine Pädomorphie, und unsere Studie zeigt, wie wichtig dieses Merkmal ist, um die Diversifizierung zu fördern oder die Entwicklung neuer Arten zu ermöglichen. Und es stellt sich heraus, dass es nicht so wichtig ist, wie wir einst dachten . Wir wissen jetzt, dass alle diese Salamanderarten sehr eng miteinander verwandt sind. Anstatt uns also nur auf den Axolotl zu konzentrieren – eine extrem gefährdete Art –, denken wir vielleicht darüber nach, die Dinge in Zukunft anders zu gestalten.“

„Wir können zeigen, welche Arten enger miteinander verwandt sind oder einen jüngsten gemeinsamen Vorfahren haben“, sagte Weisrock. „Wenn es also Entwicklungsbiologen oder Biologen für die Regeneration von Stammzellen gibt, die untersuchen möchten, wie die Fähigkeit zur Regeneration wichtiger Gewebe zwischen den Arten variiert, bieten wir diesen wichtigen Rahmen, um dies zu betrachten.“

Und selbst wenn sie genetisch nicht unterscheidbar sind, sagt das Team, dass Axolotl immer noch eine sehr wichtige Art im Herzen der Regenerationsforschung sind und ihre Naturgeschichte in Mexiko eine Fülle von Kenntnissen zum Verständnis wichtiger Evolutionskonzepte enthält. Der Axolotl ist auch in seiner Region Mexiko von großer kultureller Bedeutung.

„Nur weil es andere genetisch ähnliche Populationen gibt, sollte die Bedeutung von Axolotl-Populationen nicht heruntergespielt werden“, sagte Weisrock. „Wir alle wissen, wie wichtig der Axolotl für die Entwicklungs- und Stammzellforschung ist. Jetzt können wir das endlich im Kontext all seiner Verwandten verstehen.“