Urbane Eidechsen teilen genomische Marker, die bei Waldbewohnern nicht zu finden sind

Eidechsen, die in verschiedenen Städten leben, haben im Vergleich zu benachbarten Waldeidechsen parallele genomische Marker, so eine neue Studie, die in veröffentlicht wurde Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Die mit der Verstädterung verbundenen genetischen Variationen liegen physischen Unterschieden bei den städtischen Echsen zugrunde, darunter längere Gliedmaßen und größere Zehenballen, die zeigen, wie sich diese Eidechsen entwickelt haben, um sich an städtische Umgebungen anzupassen.

Die Verstädterung hat Landschaften auf der ganzen Welt dramatisch verändert – sie hat die Art und Weise verändert, wie Tiere mit der Natur interagieren, „Wärmeinseln“ mit höheren Temperaturen geschaffen und die lokale Biodiversität geschädigt. Dennoch überleben und gedeihen viele Organismen in diesen städtischen Umgebungen, indem sie sich neue Arten von Lebensräumen zunutze machen, die vom Menschen geschaffen wurden. Forscher, die evolutionäre Veränderungen bei urbanen Arten untersuchen, haben herausgefunden, dass einige Populationen zum Beispiel Stoffwechselveränderungen durch neue Ernährungsweisen erfahren oder eine erhöhte Hitzetoleranz entwickeln.

„Urbanisierung wirkt sich auf etwa zwei Drittel der Erde aus und wird voraussichtlich weiter zunehmen, daher ist es wichtig zu verstehen, wie sich Organismen an sich verändernde Umgebungen anpassen könnten“, sagte Kristin Winchell, Assistenzprofessorin für Biologie an der NYU und Erstautorin der Studie. „Städte bieten uns in vielerlei Hinsicht natürliche Laboratorien für die Untersuchung des adaptiven Wandels, da wir städtische Bevölkerungen mit ihren nicht-städtischen Gegenstücken vergleichen können, um zu sehen, wie sie in kurzen Zeiträumen auf ähnliche Stressoren und Belastungen reagieren.“

Anolis cristatellus Eidechsen – eine Art mit kleinem Körper, die auch als puertoricanische Haubenanole bekannt ist – kommen häufig sowohl in städtischen als auch in bewaldeten Gebieten von Puerto Rico vor. Frühere Studien von Winchell und ihren Kollegen fanden das urban Anolis cristatellus haben bestimmte Eigenschaften entwickelt, um in Städten zu leben: Sie haben größere Zehenballen mit spezialisierteren Schuppen, die es ihnen ermöglichen, sich an glatte Oberflächen wie Wände und Glas zu klammern, und haben längere Gliedmaßen, die ihnen helfen, über offene Gebiete zu sprinten.

Im PNAS Studie untersuchten die Forscher 96 Anolis cristatellus Eidechsen aus drei Regionen von Puerto Rico – San Juan, Arecibo und Mayagüez – verglichen Eidechsen, die in städtischen Zentren leben, mit denen, die in Wäldern leben, die jede Stadt umgeben.

Sie bestätigten zunächst, dass sich die Eidechsenpopulationen in den drei Regionen genetisch voneinander unterschieden, sodass alle Ähnlichkeiten, die sie zwischen Eidechsen in den drei Städten fanden, auf die Urbanisierung zurückgeführt werden konnten. Dann maßen sie ihre Zehenpolster und Beine und stellten fest, dass städtische Eidechsen deutlich längere Gliedmaßen und größere Zehenpolster mit spezialisierteren Schuppen an ihren Zehen hatten, was ihre frühere Forschung stützte, dass sich diese Merkmale entwickelt haben, damit städtische Eidechsen in Städten gedeihen können.

Um die genetische Grundlage dieser Merkmalsunterschiede zu verstehen, führten die Forscher mehrere Genomanalysen an exomischer DNA durch, den Regionen des Genoms, die für Proteine ​​kodieren. Sie identifizierten eine Reihe von 33 Genen, die in drei Regionen des Echsengenoms gefunden wurden und wiederholt mit der Verstädterung über Populationen hinweg in Verbindung gebracht wurden, einschließlich Gene, die mit der Immunfunktion und dem Stoffwechsel zusammenhängen.

„Während wir weitere Analysen dieser Gene benötigen, um wirklich zu wissen, was dieser Befund bedeutet, haben wir Beweise dafür, dass städtische Eidechsen häufiger verletzt werden und mehr Parasiten haben, sodass Änderungen der Immunfunktion und Wundheilung sinnvoll wären. In ähnlicher Weise fressen städtische Anolen Menschen Nahrung, daher ist es möglich, dass sie Veränderungen in ihrem Stoffwechsel erfahren“, sagte Winchell.

In einer zusätzlichen Analyse fanden sie 93 Gene in den urbanen Eidechsen, die für die Gliedmaßen- und Hautentwicklung wichtig sind und eine genomische Erklärung für die Zunahme ihrer Beine und Zehenballen bieten.

„Die physischen Unterschiede, die wir bei den städtischen Eidechsen sehen, scheinen sich auf der genomischen Ebene zu spiegeln“, sagte Winchell. „Wenn sich die städtische Bevölkerung mit parallelen physischen und genomischen Veränderungen entwickelt, können wir vielleicht sogar vorhersagen, wie die Bevölkerung auf die Urbanisierung reagieren wird, indem wir uns nur genetische Marker ansehen.“

„Zu verstehen, wie sich Tiere an städtische Umgebungen anpassen, kann uns dabei helfen, unsere Bemühungen zum Schutz auf die Arten zu konzentrieren, die sie am meisten brauchen, und sogar städtische Umgebungen so zu gestalten, dass alle Arten erhalten bleiben“, fügte Winchell hinzu.

Gelten die Unterschiede bei urbanen Eidechsen auch für Menschen, die in Städten leben? Laut Winchell nicht unbedingt, da Menschen nicht wie Eidechsen den Launen von Raubtieren ausgeliefert sind. Aber Menschen sind einigen der gleichen urbanen Faktoren ausgesetzt, einschließlich Umweltverschmutzung und höheren Temperaturen, die anscheinend zur Anpassung bei anderen Arten beitragen.

Weitere Studienautoren sind Shane Campbell-Staton von der Princeton University, Jonathan Losos von der Washington University in St. Louis, Liam Revell von der University of Massachusetts Boston und der Universidad Católica de la Santísima Concepción in Chile, Brian Verrelli von der Virginia Commonwealth University und Anthony Geneva der Rutgers University-Camden.