Studie untersucht „jungfräuliche Geburt“ bei Aquarienhaien, selbst wenn potenzielle Partner in der Nähe sind

Asexuelle Fortpflanzung ist bei Tieren wie Seesternen, Tiefseewürmern und Stabheuschrecken üblich, bei Wirbeltieren jedoch eine Seltenheit. Ein Prozess namens Parthenogenese ermöglicht es einigen weiblichen Tieren, ein Ei mit ihrem eigenen genetischen Material zu befruchten und Nachkommen durch „jungfräuliche Geburt“ zu produzieren. Wissenschaftler haben angenommen, dass sich Wirbeltiere, die sich normalerweise sexuell fortpflanzen, als „Hail Mary Pass“ der Parthenogenese zuwenden, einem letzten verzweifelten Versuch der Fortpflanzung, wenn es nicht genug Partner gibt, um herumzukommen.

Eine kürzlich durchgeführte Studie hat jedoch ein Beispiel eines weiblichen Zebrahais in einem Aquarium gezeigt, der sich durch Parthenogenese fortpflanzt, obwohl es im selben Gehege gesunde, reproduktive Männchen gab. Diese Erkenntnis hat nicht nur Auswirkungen auf die weitere Pflege von Zebrahaien in Zoos und Aquarien, sondern auch auf die Erhaltungsbemühungen, die sich auf ihre wilden Artgenossen konzentrieren.

„Wir wissen seit mehreren Jahren, dass Parthenogenese bei Tieren wie Haien auftritt, aber einige Aspekte davon bleiben unbekannt, wie zum Beispiel, warum sie auftritt und was sie auslöst“, sagt Kevin Feldheim, Forscher am Field Museum in Chicago und korrespondierender Autor der Studie. „Dieses neueste Papier ist nur ein weiterer Schritt, um herauszufinden, warum diese ‚Jungfrauengeburten‘ passieren.“

Die Studie, veröffentlicht im Zeitschrift für Fischbiologiekonzentriert sich auf gefährdete Zebrahaie im Shedd Aquarium in Chicago.

„Als wir 2004 in Shedd eine erfolgreiche Zucht von Zebrahaien beobachteten, begannen wir auch mit Gentests, um zu bestätigen, welche der Haie die Eltern der Nachkommen waren“, sagt Lise Watson, stellvertretende Direktorin für Tieroperationen und Lebensräume im Shedd Aquarium und ein Autor der Studie. „Durch die Bestätigung der Abstammung der Nachkommen konnten wir fundiertere Entscheidungen über zukünftige Zuchtbemühungen treffen, um die maximale genetische Vielfalt zu erhalten und gleichzeitig den Artenüberlebensplan der Association of Zoos and Aquarium für Zebrahaie zu unterstützen.“

Shedds Wild Reef-Ausstellung umfasst einen riesigen, vom Boden bis zur Decke reichenden Lebensraum mit einer Vielzahl von Haien, darunter Zebrahaien. Im Jahr 2008 bemerkten Watson und ihre Kollegen ein Gelege mit Eiern; Sie brachten sie in eine Baumschule hinter den Kulissen, um sicher zu schlüpfen. Als die Haiwelpen schlüpften, analysierte Jean Dubach von der Loyola University die DNA der Haie, um ihre Abstammung zu bestimmen. Die Ergebnisse schienen unmöglich.

„Diese Welpen passten zu keinem der ausgewachsenen Männchen im Gehege. Aber sie passten zu dem Weibchen, das die Eier gelegt hatte“, sagt Feldheim.

Zusätzlich dazu, dass sie genetische Marker mit ihrer Mutter, aber keinem der potenziellen Väter gemeinsam hatten, hatten die Welpen identische homozygote Kopien einiger Allele. Denken Sie zurück an die Genetik-Einheit in Ihrem Biologieunterricht an der High School. Sie haben wahrscheinlich quadratische Punnett-Gitter mit verschiedenen Gentypen erstellt, die durch Groß- und Kleinbuchstaben dargestellt werden, wie B als dominantes Allel für braune Augen und b als rezessives Allel für blaue Augen. Sie bekommen von jedem Elternteil ein Allel, und wenn sie gleich sind (BB oder bb), nennt man das homozygot.

Die genetischen Marker, die in diesen Haien verwendet werden, sind komplizierter als nur B gegen B – sie haben viel mehr Allele, so dass es praktisch unmöglich ist, dass sie bei zwei verschiedenen Individuen genau gleich auftreten. Als die DNA-Ergebnisse der Haiwelpen homozygot zurückkamen, bedeutete dies, dass sie beide DNA-Stränge von ihrer Mutter bekommen mussten und nicht von zwei verschiedenen Elternteilen.

„Die Entdeckung, dass es sich bei diesen Welpen um Parthenoten handelte, war für das Team von Shedd eine ziemliche Überraschung angesichts unseres bisherigen Erfolgs bei der Förderung der Zucht durch sexuelle Fortpflanzung“, sagt Watson.

Welpen, die durch diese Art der „Jungfrauengeburt“ geboren werden, haben leider tendenziell eine kurze Lebenserwartung, da sie eher seltene rezessive genetische Erkrankungen haben. Die Haiwelpen in dieser Studie überlebten nur wenige Monate. Aber die Tatsache, dass sie überhaupt geboren wurden, stellt althergebrachte Ideen in der Biologie in Frage.

„Dies ist erst der zweite uns bekannte Fall, in dem Haie durch Parthenogenese geboren wurden, obwohl gesunde Partner verfügbar waren“, sagt Feldheim; Die andere Instanz war im Aquarium of Pacific. „Diese Entdeckung wirft einen Schraubenschlüssel in das, was wir zu wissen glaubten, wie und warum Parthenogenese stattfindet, und sie veranschaulicht einen Schlüsselaspekt der Wissenschaft: Wir lernen ständig dazu.“

„Diese Studie ist nur der Anfang unseres Verständnisses des Auftretens dieses genetischen Phänomens bei Zebrahaien“, sagt Watson. „Zoos und Aquarien wie Shedd spielen eine Schlüsselrolle bei der Erhaltung von Arten wie Zebrahaien, die in einigen Teilen der Welt fast ausgestorben sind. Es ist von entscheidender Bedeutung, mehr über Parthenogenese zu wissen und die genetische Ausstattung unserer Populationen in Zoos und Aquarien zu bestätigen um fundierte Entscheidungen zu treffen, die diese Arbeit vorantreiben.“