Scott - 2020 - 01

Scott, P. A., L. J. Allison, J. F. Kimberleigh, R. C. Averill-Murray & H. B. Shaffer (2020): Individual heterozygosity predicts translocation success in threatened desert tortoises. – Science 370(6520): 1086-1089.

Die individuelle Heterozygotie liefert Vorsagen über den Umsiedlungserfolg bei den gefährdeten Wüstenschildkröten.

DOI: 10.1126/science.abb0421 ➚

Kalifornische Gopherschildkröte, Gopherus agassizii, – © H. Bradley Shaffer
Kalifornische Gopherschildkröte,
Gopherus agassizii,
© H. Bradley Shaffer

Anthropogene Umweltveränderungen sorgen dafür, dass fast eine Million Arten von Ausrottung bedroht sind. Eine Erhaltungsmanagementmaßnahme um dieses Risiko abzumildern ist die Translokation (Umsiedlung) von Individuen an Orte an denen sie früher ansässig waren oder an Orte von denen Biologen meinen, dass sie dort gute Überlebenschancen haben. Um diese Überlebenswahrscheinlichkeit zu erhöhen gehört es zur Standardpraxis, dass für die Wiederansiedlung Individuen gewählt werden die aus Populationen stammen, die dem Wiederansiedlungsort am nächsten gelegen sind und die vermutlich noch Individuen enthalten die denen der ehemaligen Population am Wiederansiedlungsort nahe verwandt sind. Um diese allgemein verbreiteten Annahmen (Weisheiten) empirisch zu testen analysierten wir eine genomische Datensammlung von 166 umgesiedelten Wüstenschildkröten (Gopherus agassizii), die die Umsiedlung während der letzten 20 Jahre überlebt hatten oder die während dieser Zeit verstorben waren. Wir nutzten diese genomischen Daten um die ursprüngliche, geographische Herkunft der umgesiedelten Schildkröten zu bestimmen und fanden, dass deren individuelle Herteozygotie (Mischerbigkeit) Vorhersagen über ihre Überlebensfähigkeit im neuen Lebensraum gestattete, wohingegen die Entfernung der Ursprungsherkunft zum Wiederansiedlungsort keine Vorhersagbarkeit erkennen ließ. Unsere Ergebnisse legen nahe, dass es einen relativ einfachen Indikator für die Überlebenswahrscheinlichkeit von umgesiedelten Individuen gibt: Nämlich deren Grad an Heterozygotie.
In Bezug auf die Abstammung der Individuen erreichten die Autoren eine Genauigkeit bei der geographischen Zuordnung, die nur einem geographischen Fehler von 61,7 km entsprach und mit weiteren zusätzlichen Berechnungen konnten sie für die nächsten Verwandten der Individuen mit hoher Heterozygotie diesen geographischen Fehler sogar auf 35, 6 km (SD = 27.7) eingrenzen.

Kommentar von H.-J. Bidmon

Während die Homozygotie beschreibt, dass ein Individuum von seinen Eltern zwei identische Genkopien (Allele) oder eine für ein bestimmtes Merkmal dominate Allelkopie vererbt bekommen hat, sodass nur eine Merkmalsvariate sprich die Dominate auftritt, sind die beiden vererbten Allelkopien aber verschieden und beide rezessiv, also keine davon dominant, dann kommt es zur Heterozygotie also zur Ausprägung von Mischformen für dieses Merkmal. Hier in dieser Studie untersuchten die Autoren eine große sehr heterogene eigentlich artifizielle Population in einem sehr gut abgegrenzten Lebensraum in dem zwischen 1997 und 2014 zu den etwa 1450 geschätzten einheimischen Schildkröten 9105 Exemplare mit unbekannter Herkunft angesiedelt worden waren. Viele dieser dort vorhandenen Schildkröten überlebten nicht und jene die 2015 noch vorhanden waren (etwa nach der Linien-Transektmethode geschätzte 350) wurden in 2016 anhand ihrer Markierungen in drei Klassen eingeteilt nämlich in die unmarkierte vermutlich einheimische Klasse, die Klasse der Verstorbenen und die Klasse der markierten und angesiedelten Individuen mit unbekannter Abstammung. Anschließend versuchten die Autoren die genetische Abstammung aller Tiere zu zuordnen indem sie sie mit den genetischen Daten aus 270 genomischen Daten aus allen Populationen aus dem Gesamtverbreitungsgebiet (südliche wie nördliche Verbreitungsgebietsregion) abglichen. Anschließend verglichen sie die genetischen Daten der verstorbenen Individuen mit jenen der Überlebenden um damit 3 Fragen zu beantworten: 1. Haben die Schildkröten die aus weitentfernten Populationen stammten geringere Überlebenschancen als solche die aus nahegelegenen Populationen abstammten? 2. Haben die Schildkröten die genetisch aus einer der beiden sehr großräumig verschiedenen, (südliche versus nördliche Mojavewüste) Ökoregionen stammen unterschiedliche Überlebenschancen? 3. Haben Schildkröten mit einer hohen Gesamtherterozygotie andere Überlebenschancen als die weniger genetisch variablen Individuen?
In Bezug auf die Abstammung der Individuen erreichten die Autoren eine Genauigkeit bei der geographischen Zuordnung, die nur einem geographischen Fehler von 61,7km entsprach.
Beim wichtigen Vergleich der toten mit den überlebenden Schildkröten zeigte sich, dass sowohl die nördlichen wie auch jene südlicher Herkunft keine Unterschiede in Bezug auf die Mortalitätsrate oder Überlebensrate aufwiesen. Allerdings zeigte sich in Bezug auf die dritte Frage, dass die Überlebenden eine signifikant höhere Heterozygotierate aufwiesen als die verstorbenen Individuen und zwar unabhängig von ihrer Herkunft, was ganz klar darauf hinweist, dass eine hohe genetische Variabilität zumindest in dieser Studie der entscheidende Faktor für eine lange Überlebenszeit und damit für den Umsiedlungserfolg war. Im Anschluss an eine durchaus für die Wüstenschildkröten gut zusammengefassten Diskussion auch unter Einbezug widersprüchlicher Arbeiten kommen die Autoren zu dem Schluss, dass für Wiederansiedlungen die genetisch am wenigsten miteinander verwandten Individuen ausgewählt werden sollten und nicht unbedingt jene die aus den zum Wiederansiedlungsort nächstgelegenen Populationen stammen. Ich denke es kommt nicht von ungefähr, dass ein Journal wie Science diese Arbeit publiziert hat, die doch eigentlich mit ihrem Inhalt den meisten Art- oder wie hier „Populationsreinsterhalten“ deren Argumentation meist mehr auf Annahmen als auf wissenschaftlichen Befunden beruht so deutlich widerspricht.
Siehe dazu auch die Kommentare zu: McGuire et al., (2013); Elbers et al., (2018); Georges et al., (2018); Gong et al., (2018); Yuan et al., (2019); Moldowan et al., (2020): und der dort zitierten Literatur. Sicher in der unten angeführten Literatur geht es oft um Introgression, aber dennoch ist es auch innerhalb einer Art wie oben geschildert interessant zu sehen wie Variabilität sei es durch Heterozygotie, Multiple–Vaterschaft, Hybridisierung sowie die durch Männchen–getragene sowie die durch weibliche Partnerwahl- getragene Genflusssteigerung und Erhöhung der individuellen Variabilität dazu beitragen das Überleben dieser Tiere zu gewährleisten. Letzteres müsste von all jenen die bislang nur auf die Aufrechterhaltung eines Ist–Zustands in Form von strikter Evolutionslinienreinerhaltung in Bezug auf das Langzeitüberleben erst noch gezeigt werden. Denn bislang ist trotz aller Bemühungen zumindest im Freiland davon eher Gegenteiliges zu vermelden auch dann, wenn es in den Gefangenschaftshaltungen durchaus zu guten Erfolgen kurzfristig gekommen zu sein scheint. Wir sollten aber dabei nicht vergessen, dass Mal etwas zynisch ausgedrückt „Betreutes Wohnen“ meist wenig mit der freien Wildbahn zu tun hat.

Literatur

Arantes, L. S., S. T. Vilaça, C. J. Mazzoni & F. R. Santos (2020): New genetic insights about hybridization and population structure of hawksbill and loggerhead turtles from Brazil. – Journal of Heredity esaa024 oder Abstract-Archiv.

Elbers, J. P., M. B. Brown & S. S. Taylor (2018): Identifying genome-wide immune gene variation underlying infectious disease in wildlife populations – a next generation sequencing approach in the gopher tortoise. – BMC Genomics 19(1): 64 oder Abstract-Archiv.

Georges, A., B. Gruber, G. B. Pauly, D. White, M. Adams, M. J. Young, A. Kilian, X. Zhang, H. B. Shaffer & P. J. Unmack (2018): Genome-wide SNP markers breathe new life into phylogeography and species delimitation for the problematic short-necked turtles (Chelidae: Emydura) of eastern Australia. – Molecular Ecology 27(24): 5195-5213 oder Abstract-Archiv.

Gong, S., M. Vamberger, M. Auer, P. Praschag & U. Fritz (2018): Millennium-old farm breeding of Chinese softshell turtles (Pelodiscus spp.) results in massive erosion of biodiversity. – Naturwissenschaften 105(5-6): 34 oder Abstract-Archiv.

McGuire, J. M., K. T. Scribner & J. D. Congdon (2013): Spatial aspects of movements, mating patterns, and nest distributions influence gene flow among population subunits of Blanding’s turtles (Emydoidea blandingii). – Conservation Genetics 14(5): 1029-1042 oder Abstract-Archiv.

Moldowan, P. D., R. J. Brooks & J. D. Litzgus (2020): Demographics of injuries indicate sexual coercion in a population of Painted Turtles (Chrysemys picta). – Canadian Journal of Zoology 98(4): 269-278 oder Abstract-Archiv.

Yuan, M. L., K. N. White, B. B. Rothermel, K. R. Zamudio & T. D. Tuberville (2019): Close kin mating, but not inbred parents, reduces hatching rates and offspring quality in a threatened tortoise. – Journal of Evolutionary Biology 32(10): 1152-1162 oder Abstract-Archiv.

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