Genfluss von einer ausgestorbenen Gorillapopulation zu Östlichen Gorillas entdeckt

Eine internationale Forschungsstudie unter der Leitung der Universität Wien (Österreich) und des Instituts für Evolutionsbiologie (IBE) in Barcelona (Spanien), kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht Naturökologie und Evolutionbietet einen besseren Einblick in die Evolutionsgeschichte der Gorillas.

Martin Kuhlwilm, Wissenschaftler am Institut für Evolutionäre Anthropologie der Universität Wien, und Harvinder Pawar, Ph.D. Student und Tomas Marques-Bonet, ICREA-Forschungsprofessor am Institut für Evolutionsbiologie (IBE), einem Forschungszentrum des spanischen Nationalen Forschungsrats (CSIC) und der Universität Pompeu Fabra (UPF), analysierten in Zusammenarbeit mit Kollegen am Sanger-Institut die Genome von Gorillas mithilfe moderner statistischer Methoden, einschließlich neuronaler Netze.

Das Team entdeckte ein Genflussereignis bei dieser Affenart, die eng mit dem Menschen verwandt ist, von einer bereits ausgestorbenen Abstammungslinie bis hin zu heute lebenden Gorillas. Dies ähnelt der Art und Weise, wie moderne Menschen und Bonobos Gene aus ausgestorbenen Gruppen erhalten haben, die noch immer in unseren Genomen zu finden sind.

Menschen und Gorillas haben etwas Spannendes gemeinsam. Bei beiden Arten wurde ihre DNA im Laufe der Evolution durch die Paarung mit Individuen anderer heute bereits ausgestorbener Gruppen vermischt – und aus diesem Grund kam es zu einer Introgression von Genen von einer Gruppe zur anderen.

Im Laufe der Evolutionsgeschichte haben moderne Menschen Gene mit Neandertalern und Denisova-Menschen ausgetauscht. Ihr Erbe ist auch heute noch im Genom vieler Menschen zu finden.

Es gibt nur wenige vergleichbare Studien, die sich mit dieser Frage bei Menschenaffen, insbesondere Gorillas, befassen, da es von unseren nahen lebenden Verwandten nur wenige Fossilien gibt, im Gegensatz zum Homo sapiens, aus dem alte DNA zur Analyse extrahiert werden konnte. Daher sind die Genome heute lebender Individuen die einzige Möglichkeit, ihre Evolutionsgeschichte zu rekonstruieren, was besonders wichtig ist, da Gorillas in freier Wildbahn vom Aussterben bedroht sind.

Der Genfluss aus der Geisterpopulation liefert neue Einblicke in die Evolutionsgeschichte

Gorillas bestehen aus zwei Arten (westlicher und östlicher Gorilla), von denen jede zwei Unterarten hat: Zu den westlichen Gorillas gehören die Westlichen Flachlandgorillas und die Cross-River-Gorillas, während zu den Östlichen Gorillas die Östlichen Flachlandgorillas und die eng verwandten Berggorillas gehören.

In der aktuellen Studie analysierten die leitenden Teams von Tomas Marques-Bonet am IBE und Martin Kuhlwilm von der Universität Wien in Zusammenarbeit mit Chris Tyler-Smith und Yali Xue vom Sanger-Institut ganze Genome von Individuen aller vier Unterarten , einschließlich neu sequenzierter Berggorilla-Genome aus dem Bwindi-Nationalpark in Uganda, einem von nur zwei Orten, an denen die wenigen verbliebenen Berggorillas zu finden sind.

Innovative statistische Methoden einschließlich der Integration neuronaler Netze brachten ein überraschendes Ergebnis: Vor 40.000 Jahren wurden Gene zwischen einer inzwischen ausgestorbenen Gorilla-Geisterpopulation und dem gemeinsamen Vorfahren der Östlichen Flachlandgorillas und der Berggorillas ausgetauscht.

Der Wissenschaftler Martin Kuhlwilm erklärt: „Bis zu 3 % des Genoms der heutigen Ostgorillas enthält Reste von Genen dieser Geisterpopulation, die sich vor mehr als 3 Millionen Jahren von den gemeinsamen Vorfahren aller Gorillas trennte.“ Er fährt fort: „Andererseits konnten wir keinen dieser DNA-Abschnitte bei den Westlichen Gorillas identifizieren.“

Der Genfluss aus der Geisterpopulation kann die Genfunktionen beeinträchtigen

Das internationale Team konnte überzeugen, dass der genetische Input bereits ausgestorbener Vorfahren nicht nur evolutionsgeschichtlich von Interesse ist, sondern auch funktionelle Auswirkungen auf heutige Arten haben kann. Sie zeigten dies anhand eines Beispiels: Die Forscher fanden heraus, dass ein Gen, das für einen Bittergeschmacksrezeptor kodiert, aus der Geisterpopulation in die heutigen Östlichen Flachlandgorillas und Berggorillas eingeführt wurde – und möglicherweise anschließend einer positiven Selektion unterzogen wurde. Dies ist für heutige Tiere praktisch, da diese Art von Geschmacksrezeptoren wahrscheinlich dabei hilft, den Verzehr von giftigem (und bitter schmeckendem) Futter zu vermeiden.

Ein weiteres interessantes Ergebnis der Analyse ist, dass die Östlichen Gorillas auf ihrem X-Chromosom eine sehr kleine Menge DNA aus der Geisterpopulation tragen. Daher scheint es einer negativen Selektion zu unterliegen, die auch bei Menschen und anderen Arten beobachtet werden kann. Ein möglicher Grund dafür ist, dass dieses Chromosom im Gegensatz zu den anderen Chromosomen bei männlichen Individuen nur in einer Kopie vorhanden ist und schädliche Mutationen daher möglicherweise eine stärkere Wirkung haben.

Tomas Marques-Bonet, ebenfalls Professor für Genetik am Department of Medicine and Life Sciences (MELIS) ​​der UPF, sagt: „Unsere Studie gibt uns einen besseren Einblick in die Evolutionsgeschichte der Gorillas und liefert einen wertvollen Beitrag, der uns hilft, besser zu verstehen, welche.“ Auswirkungen, die Genflüsse aus ausgestorbenen Populationen auf aktuelle Populationen haben können.

„Evolutionäre Genetik ist wichtig, damit wir mehr darüber erfahren können, was uns Menschen von anderen Affen unterscheidet“, fügt Harvinder Pawar, Erstautor der Studie, hinzu.