Unter den Dünen versteckt, gleitet ein mysteriöses Wesen durch den Sand.
Dies ist nicht einer der Riesenwürmer von Arrakis in Frank Herberts Science-Fiction-Epos „Dune“. Vielmehr handelt es sich um ein rätselhaftes und winziges Säugetier, das nur in den Wüsten Australiens vorkommt – der Beutelmaulwurf.
Es gibt zwei verwandte Arten des Beuteltiermaulwurfs.
Notoryctes typhlops oder südlicher Beutelmaulwurf kommt in den Wüsten Zentral- und Südaustraliens vor. Das ist es auch namens itjaritjari von den lokalen indigenen Aṉangu-Völkern. Notoryctes caurinus oder der Nördliche Beuteltiermaulwurf kommt in den Wüsten im Nordwesten Australiens vor. Es heißt auch kakarratul vom einheimischen indigenen Volk der Martu.
Bis vor Kurzem war es nahezu unmöglich, diese schwer fassbaren Tiere zu untersuchen. Aber unser aktuelle Studie in Science Advances hat endlich damit begonnen, die Grundlagen ihrer unglaublichen „Wüstenmacht“ zu entschlüsseln.
Selten beobachtet
Beuteltiermaulwürfe sind klein, etwa bleistiftlang und wiegen zwischen 40 und 70 Gramm. Sie haben einen röhrenförmigen Körper, gelbe Haare und Gliedmaßen, die kaum aus ihren Seiten herausragen.
Anstatt dauerhafte Tunnel wie ihre Namensgeber auf der Nordhalbkugel zu bauen, Sie „schwimmen“ durch den losen Sand der australischen Wüsten.
Aufgrund der unterirdischen Lebensweise der Beutelmaulwürfe und der Weitläufigkeit der Wüsten, in denen sie leben, werden sie nur selten beobachtet. Tatsächlich gibt es jedes Jahrzehnt nur eine Handvoll Sichtungen.
Neue Technologien, neue Erkenntnisse
Neue DNA-Technologien können einen Einblick in das Leben kryptischer Arten wie des Beuteltiermaulwurfs bieten, die in freier Wildbahn nicht effektiv untersucht werden können.
Zu diesem Zweck arbeitete unser Team mit der Australische biologische Gewebesammlung im South Australian Museum, um zwei winzige Gewebeproben zu erwerben, die vor mehr als einem Jahrzehnt von einem südlichen Beuteltiermaulwurf eingefroren wurden.
Aus diesen extrahierten wir extrem lange DNA-Fragmente, die für die Erstellung eines Genomaufbaus erforderlich waren. Dabei handelt es sich um eine digitale Darstellung jeder Basis oder jedes „Buchstabens“, aus dem der genetische Code des Beuteltier-Maulwurfs besteht.
Da die DNA sowohl die Anweisungen zur Bildung der Merkmale eines Organismus als auch eine Aufzeichnung seiner Evolutionsgeschichte enthält, konnten wir bemerkenswerte Erkenntnisse über diese kryptische Spezies gewinnen.
Einzigartige Anpassungen
Beutelmaulwürfe verfügen über eine Vielzahl einzigartiger Anpassungen, die ihnen helfen, in ihrer rauen Umgebung zu überleben. Ihre Augen sind zum Beispiel winzig und liegen unter der Haut, was sie funktionell blind macht.
Durch den Vergleich der Sequenzen von Augengenen mit denen verwandter Beuteltiere konnten wir zeigen, dass Beutelmaulwürfe zunächst Gene verloren, die für die Augenlinse wichtig sind. Dies geschah wahrscheinlich, weil ein klares Bild im Untergrund nicht sehr wichtig ist.
Es folgten Gene für farbempfindliche Zapfenzellen in der Netzhaut. Nachdem das Auge erhebliche Funktionen verloren hatte, wurden als letzte Gene diejenigen abgebaut, die in Stäbchenzellen aktiv waren und bei schlechten Lichtverhältnissen wichtig waren.
Für an der Oberfläche lebende Säugetiere wären diese Veränderungen wahrscheinlich schädlich. Doch wenn der schrittweise Abbau der Augengene in der richtigen Reihenfolge erfolgte, konnten sich die Vorfahren des Beuteltiermaulwurfs allmählich verändern, ohne ihre Fitness zu beeinträchtigen.
Dies ist ein schönes Beispiel dafür, wie sowohl Anpassungen als auch Störungen eine ähnliche genetische Basis haben können, wobei die Grenze zwischen ihnen durch ihren Kontext geformt wird.
Andere Eigenschaften
Durch die Sequenzierung des Genoms konnten wir weitere Merkmale von Beuteltier-Maulwürfen untersuchen.
Wir haben beispielsweise gezeigt, dass ein Schlüsselgen, das am Hodenabfall während der Pubertät beteiligt ist, wahrscheinlich auch bei dieser Art abgebaut ist. Dies könnte erklären, warum männliche Beuteltiermole keinen Hodensack haben und ihre Hoden in der Bauchdecke sitzen.
Wir fanden auch heraus, dass Beuteltier-Maulwürfe zwei Kopien eines Gens haben, das für Hämoglobin kodiert – das Molekül, das Sauerstoff in roten Blutkörperchen transportiert. Dies ist wichtig, da Sand einen niedrigen Sauerstoffgehalt und eine schlechte Luftbewegung aufweist.
Darüber hinaus wird dieses duplizierte Hämoglobin-Gen typischerweise bei neugeborenen Säugetieren verwendet.
Der Beutel eines Beuteltiers ist bereits eine sauerstoffarme Umgebung, daher mussten Beuteltier-Maulwürfe Wege finden, um zu verhindern, dass ihre Jungen ersticken. Mehr Hämoglobin kann hilfreich sein.
Auf den Spuren des evolutionären Erbes des Maulwurfs
Seit Jahren vereiteln die seltsamen, speziellen Eigenschaften des Beutelmaulwurfs Versuche, genau zu bestimmen, wer seine nächsten Verwandten tatsächlich sind. Aber die Sequenzierung seines Genoms hat es uns ermöglicht, sein evolutionäres Erbe zurückzuverfolgen.
Dazu haben wir eine spezielle Art von DNA-Sequenz namens untersucht Retrotransposons.
Hierbei handelt es sich um kurze DNA-Abschnitte, die Kopien von sich selbst erstellen können, die zufällig in das Genom eines Tieres eingefügt und über Generationen hinweg weitergegeben werden.
Unsere Untersuchung ergab, dass Beutelmaulwürfe eine Schwestergruppe der Maulwürfe sind Bandicoots Und Bilbiesmit fleischfressenden Beuteltieren wie dem Tasmanischer Teufel entfernte Cousins sein.
Langfristiger Rückgang
Über die Populationsgesundheit von Beutelmaulwürfen ist derzeit fast nichts bekannt. Jedoch, Wüsten gehören zu den Ökosystemen, die am stärksten vom Klimawandel bedroht sind.
Vor diesem Hintergrund versuchten wir auch, erste Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie sich die Populationen der Beutelmaulwürfe im Laufe der Zeit verändert haben.
Mithilfe von Mustern der genetischen Diversität im gesamten Genom der Beuteltier-Maulwürfe konnten wir zeigen, dass sie wahrscheinlich einen langfristigen Rückgang der effektiven Populationsgröße erlebt haben, der vor etwa 70.000 Jahren begann. Dies entspricht den historischen Veränderungen während der letzten Eiszeit, was darauf hindeutet, dass der Rückgang eher auf den Klimawandel als auf menschliches Handeln zurückzuführen ist.
Es ist unklar, wie genau sich der Verlust der genetischen Vielfalt über Zehntausende von Jahren auf die Fähigkeit des Beuteltiermaulwurfs auswirkt, seine Anpassungsgeschichte an extreme Umgebungen fortzusetzen.
Diese Ergebnisse verdeutlichen jedoch, dass neue, umfangreichere Anstrengungen zur Untersuchung von Beutelmaulwürfen mit genetischen Methoden erforderlich sein könnten, um sicherzustellen, dass sie nicht wie zu viele andere australische Säugetiere im Laufe der Zeit verloren gehen.
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