Laut einer Studie des Milner Center for Evolution an der University of Bath weisen Vogelarten, die sich mit mehreren Sexualpartnern fortpflanzen, weniger schädliche Mutationen auf. Die Studie, erschienen in Evolutionzeigt erstmals, wie Polygamie die Effizienz der natürlichen Selektion in Wildpopulationen erhöht.
Die meisten Vögel paaren sich jede Saison mit einem einzigen Partner, wobei einige Arten wie Schwäne oder Gänse sich ein Leben lang paaren.
Im Gegensatz dazu sind einige Vogelarten polygam und haben mehrere Partner pro Brutzeit, es ist jedoch unklar, warum sie ein anderes Paarungssystem entwickelt haben.
Ein internationales Team von Wissenschaftlern unter der Leitung von Bath analysierte die Genome von 150 Vogelarten aus allen großen Vogelfamilien und von Standorten auf der ganzen Welt, darunter sechs Arten, die zum ersten Mal sequenziert wurden.
Durch Zählen der Unterschiede zwischen den Genen, die von der Mutter und dem Vater des Individuums geerbt wurden (als Heterozygotie bezeichnet), konnten sie das Ausmaß der genetischen Vielfalt zwischen jeder Art abschätzen.
Sie untersuchten auch die Häufigkeit von Genmutationen in jeder Art und ob sie die Sequenz der Proteine, für die sie kodierten, veränderten oder „stumm“ waren. Erstere, sogenannte nicht-synonyme Polymorphismen, sind oft schädlich für das Individuum, während stille Mutationen im Allgemeinen harmlos sind.
Entgegen ihren Erwartungen stellten sie fest, dass polygame Arten insgesamt nicht vielfältiger waren als monogame, obwohl die geringe Anzahl von Arten mit polygamen Weibchen eine höhere genetische Vielfalt als erwartet aufwies.
Sie fanden auch heraus, dass die polygamen Arten im Verhältnis zur Anzahl der stillen Mutationen signifikant weniger potenziell schädliche Mutationen aufwiesen, die die Proteinsequenz veränderten.
Kees Wanders, Ph.D. Student am Department of Life Sciences der University of Bath ist Erstautor der Arbeit.
Er sagte: „Arten entwickeln sich durch natürliche Selektion, bei der schädliche Mutationen langfristig aus der Population entfernt werden, weil Individuen mit der Mutation nicht lange genug überleben, um sich fortzupflanzen, oder Individuen mit vorteilhaften Anpassungen länger überleben.“
„Arten entwickeln sich jedoch auch durch sexuelle Selektion, bei der die Evolution von Individuen geprägt wird, die um den Zugang zu Partnern konkurrieren, sodass nur die wünschenswertesten Eigenschaften erfolgreich an die Nachkommen weitergegeben werden.“
„Diese Forschung legt nahe, dass die sexuelle Selektion mit der natürlichen Selektion bei Vögeln übereinstimmt, sodass schädliche Mutationen in polygamen Populationen, in denen die sexuelle Selektion besonders stark ist, effizienter entfernt werden.“
„Wir wissen immer noch nicht genau, warum manche Vogelarten polygam sind, wenn sich die meisten für eine Brutzeit oder sogar fürs Leben paaren.“
„Es gibt viele verschiedene Theorien darüber, warum sich Polygamie bei diesen Arten entwickelt hat, aber wir haben den ersten Beweis dafür gefunden, dass sie die Effizienz der natürlichen Selektion erhöht, indem sie schädliche Mutationen ausrottet und die Auswirkungen von Inzucht vermeidet.“
„Es wurde zuvor von anderen im Labor bei Fruchtfliegen beobachtet, aber dies ist das erste Mal, dass es bei wilden Vogelpopulationen beobachtet wurde.“
Dr. Araxi Urrutia, Senior Lecturer am Milner Center for Evolution an der University of Bath und letzter Autor der Abhandlung, sagte: „Ich hatte die Hypothese, dass bei polygamen Arten Individuen nicht leicht einen Partner finden können und reisen müssen weiter einen Brutpartner zu finden, dass dies bedeuten würde, dass es mehr genetische Vielfalt bei diesen Arten geben würde.
„Wir waren jedoch überrascht, dass es dafür keine Beweise gab – stattdessen fanden wir heraus, dass diese Arten weniger schädliche Mutationen aufwiesen.“
„Trotz dieses offensichtlichen evolutionären Vorteils neigen die meisten Vögel dazu, bei der Aufzucht ihrer Küken zusammenzuhalten, weil dies ihren Nachkommen bessere Überlebenschancen gibt.“
Die Daten für diese Studie wurden im Rahmen des B10K-Projekts gesammelt, an der Forschung beteiligten sich Wissenschaftler aus China, Wales, Dänemark, Ungarn, Deutschland, den Niederlanden und Mexiko.
Mehr Informationen:
Kees Wanders et al, Polygamy and Purifying Selection in Birds, Evolution (2023). DOI: 10.1093/evolut/qpac010