Neues aus Wissenschaft und Naturschutz

05.06.2017, DEUTSCHE WILDTIER STIFTUNG
Erste Gen-Analyse für Haselmaus-Losung
Deutsche Wildtier Stiftung: Der winzige Schlafbilch hat Appetit auf Spinnen!
Hallo wach, Haselmaus! Es ist Juni und das „Tier des Jahres 2017“ hat endlich ausgeschlafen. Die Sommer-Diät des Langschläfers heißt jetzt: fressen, fressen, fressen! Dem kleinen Nagetier aus der Familie der Bilche bleiben nämlich nur etwa fünf Monate, um sich fortzupflanzen und für den nächsten Winterschlaf genügend Fettreserven anzufuttern. Doch was futtern Haselmäuse eigentlich? „Ein DNA-Test der winzigen Haselmausköttel bringt bisher unbekannte Erkenntnisse über die Nahrungswahl des kleinen Schläfers“, sagt Svenja Ganteför, Biologin bei der Deutschen Wildtier Stiftung. Jetzt liegen die Ergebnisse vor – und es gibt sogar eine kleine Überraschung: „Denn einige Haselmäuse fressen neben Pollen und Knospen, Samen und Früchten auch Spinnen …“
„Bei unserem Forschungsprojekt handelt es sich um die erste molekulargenetische Untersuchung der Nahrung einer Schlafmausart“, erläutert Ganteför. Die Ergebnisse der ersten Gen-Analyse für Haselmaus-Kot zeigen: „Haselmäuse in reinen Buchen- und Fichtenwäldern ernähren sich vorrangig von Blättern oder Rinde. Bisher ging man davon aus, dass Haselmäuse diese energiearmen Teile von Pflanzen nur schlecht verdauen können und sie somit nur einen kleinen Teil der Nahrung ausmachen.“ Denn Haselmäuse haben keinen Blinddarm, der bei anderen Tierarten für die Aufspaltung dieser Nahrung zuständig ist. Die Forscher schließen aus den Ergebnissen, dass sich Haselmäuse besser an örtliche und jahreszeitliche Bedingungen anpassen können, als bisher vermutet: „Dies erklärt auch, warum die Haselmaus in für sie eher untypischen Lebensräumen nachgewiesen werden konnte.“
Die Gen-Analysen der Haselmaus-Kotproben, der Losung, dauern an. Die Deutsche Wildtier Stiftung setzte dieses Projekt gemeinsam mit dem Haselmausexperten Sven Büchner um. Das „Speise-Screening“ des Tier des Jahres 2017 hat ein Forschungslabor in Frankreich übernommen, das sich unter anderem auf die Untersuchung tierischer Hinterlassenschaften spezialisiert hat. Weitere Untersuchungen sollen ans Licht bringen, was Haselmäuse noch alles zu sich nehmen, um sich in Lebensräumen, die für den winzigen Bilch eher ungewöhnlich sind, den nötigen Speck für den Winterschlaf anzufressen.

05.06.2017, Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg
Warum schwanken antarktische Krillbestände?
Der Antarktische Krill (Euphausia superba), eine der häufigsten Arten der Welt, ist Nahrungsgrundlage für viele Tiere im Südpolarmeer. Lange Zeit rätselten Wissenschaftler, warum die Größe der Krillbestände immer wieder stark schwankt. Ein internationales Team um Prof. Dr. Bernd Blasius, Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM) der Universität Oldenburg, und Prof. Dr. Bettina Meyer, Alfred-Wegener-Institut Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) und ICBM, zeigt nun: Vor allem Konkurrenz um Nahrung innerhalb der Population ist für die Schwankungen verantwortlich. Die Ergebnisse sind in der aktuellen Ausgabe des Fachmagazins „Nature Ecology and Evolution“ erschienen.
Schon länger ist bekannt, dass die Bestände des Antarktischen Krills über einen Zeitraum von fünf bis sechs Jahren stark schwanken. Dabei verändert sich die Biomasse um mehr als das Zehnfache. Experten vermuteten bislang, dass klimatische Faktoren, wie das stark jahreszeitlich geprägte Polarklima, den sogenannten Krillzyklus auslösen. Wirkliche Belege dafür fehlen jedoch. Die Analysen der Forscher aus Oldenburg und Bremerhaven deuten nun darauf hin: Vor allem Rückkopplungen innerhalb der Population verursachen den Zyklus. Gerade im antarktischen Herbst konkurrieren die Kleinkrebse innerhalb des Schwarms vermehrt um Nahrung. Denn in dieser Zeit müssen Larven und ausgewachsene Tiere ausreichende Fettreserven für den nahenden Winter anlegen. Gleichzeitig nimmt die Nahrung des Krill, die mikroskopisch kleinen Algen des Phytoplanktons, aufgrund der kürzer werdenden Tage stark ab. Größere Krillbestände müssen längere Zeit hungern, überwintern und sich fortpflanzen. All dies lässt die Populationsgröße schwanken.
„Wir können zeigen, dass vor allem Konkurrenz innerhalb der Krill-Population im Herbst für die Schwankungen sorgt“, sagt ICBM-Forscher Dr. Alexey Ryabov. Bisher hatten Wissenschaftler angenommen, dass eher der Winter kritisch für das Überleben der Krill-Larven ist. Denn wenn weite Teile des südlichen Ozeans von Eis bedeckt sind, gibt es für die Kleinkrebse nur wenig Nahrung. „Unsere Ergebnisse werfen jedoch ein neues Licht auf diese Annahme“, sagt Meyer.
Nachvollziehen konnten die Wissenschaftler die Prozesse mit einem eigens entwickelten sogenannten bioenergetischen Modell, das unter anderem das Wachstum des Krills vom Ei bis zum ausgewachsenen Tier abbildet und mit der Nahrungsverfügbarkeit koppelt. „Die Ergebnisse dieser Simulationen stimmten gut mit den über einen Zeitraum von 18 Jahren tatsächlich beobachteten Zyklen überein“, sagt Blasius.
Nach Ansicht der Forscher helfen ihre Simulationen auch, das Nahrungsnetz im Südpolarmeer insgesamt besser zu verstehen. Denn der Krill spielt eine Schlüsselrolle im Ökosystem der Antarktis: Von ihm ernähren sich Wale, Robben oder Pinguine. Die Modellergebnisse zeigen nun: Gibt es weniger dieser großen Räuber, verstärkt dies wahrscheinlich die Schwankungen der Krillbestände. „Dies könnte das Nahrungsnetz in der Region destabilisieren und die Zahl der großen Räuber weiter senken“, sagt Meyer. Umgekehrt könnte ein erhöhter Jagddruck auf den Krill dessen Bestände sogar stabilisieren. „Jeder Faktor, der dieses empfindliche Gleichgewicht ändert, kann drastische Auswirkungen auf das gesamte antarktische Ökosystem haben“, schlussfolgert Blasius.
Originalpublikation:
Alexey B. Ryabov, André M. de Roos, Bettina Meyer, So Kawaguchi and Bernd Blasius (2017). Competition-induced starvation drives large scale population cycles in Antarctic Krill. Nature Ecology & Evolution. DOI: 10.1038/s41559-017-0177

08.06.2017, Veterinärmedizinische Universität Wien
Empfindlichkeit gegen ungerechte Behandlung liegt Wölfen und Hunden im Blut
Nicht nur Hunde, sondern auch Wölfe reagieren, ähnlich wie Menschen oder Primaten, auf ungleiche Behandlung. Das bestätigt eine neue Studie von VerhaltensforscherInnen der Vetmeduni Vienna. Im Versuch weigerten sich Wölfe und Hunde mitzuarbeiten, wenn nur der Partner mit einem Leckerli belohnt wurde oder sie selbst ein minderwertigeres bekamen. Da dieses Verhalten bei Wölfen wie bei Hunden gleichwertig ausgeprägt ist, ist diese Sensibilität gegenüber ungleicher Behandlung kein Effekt der Domestikation, wie bislang vermutet, sondern eine vererbte Fähigkeit gemeinsamer Vorfahren. Die Ergebnisse wurden in Current Biology veröffentlicht.
Eine wichtige soziale Fähigkeit des Menschen ist es, einschätzen zu können, dass man ungerecht behandelt wird. Dies ist vor allem wichtig, wenn man mit anderen kooperiert. Verschiedene Affenarten reagieren ebenso sensibel, wenn sie ungleich behandelt werden. Ob auch andere Tierarten ungleiche Behandlung erkennen und darauf reagieren, ist kaum erforscht. Bei Hunden gab es in verschiedenen Studien zumindest Anzeichen von Abneigung gegen ungleiche Behandlung, etwa wenn sie selbst kein Futter bekamen, aber ihr Partner für dieselbe Aktion schon. Dass sie diese Fähigkeit besitzen, wurde bislang mit der Anpassung an den Menschen, der Domestikation, erklärt.
Ihre nächsten Verwandten, die Wölfe, zeigen jedoch genauso Abneigung gegen ungleiche Behandlung. Das belegt eine neue Studie des Messerli Forschungsinstitutes und des Wolf Science Centers der Vetmeduni Vienna. Wenn die Tiere auf Kommando eines Trainers einen Summer drückten und dafür keine oder ein weniger bevorzugtes Leckerli als ihr Partner für dieselbe Aktion bekamen, dann verweigerten sie die Teilnahme an dem Versuch. Das Verhalten war ähnlich bei Wölfen und Hunden, die gleich aufgezogen wurden und somit die gleichen Erfahrungen hatten. Dies deutet auf eine von einem gemeinsamen Vorfahren vererbte Fähigkeit hin. Domestikation ist somit kein Faktor, warum Hunde auf eine ungleiche Behandlung reagieren.
Keine oder schlechtere Belohnungen: Wölfe und Hunde erkennen ungerechte Behandlung
Das Forschungsteam um Jennifer Essler und Friederike Range untersuchte das Verhalten beider Hundearten mit einem Nicht-Belohnungstest und einem Qualitätstest, bei denen die Tiere in zwei aneinandergrenzende Gehege gebracht wurden. Sie mussten dann abwechselnd auf Kommando mit der Pfote einen Knopf drücken, um eine Belohnung zu bekommen.
„Beim Nicht-Belohnungsversuch erhielt jedes Mal nur der Partner ein Leckerli. Das Versuchstier ging leer aus. Beim Qualitätstest gab es zwar für beide Vierbeiner eine Belohnung, das bevorzugte und damit hochwertigere Leckerli ging aber wieder an den Partner“, erklärt Jennifer Essler. „Die Fähigkeit, diese ungleiche Behandlung zu erkennen, zeigte sich, wenn sie sich weigerten weiterzumachen.“ Interessanterweise arbeiteten die Tiere aber ohne Probleme weiter, wenn kein Partner anwesend war. „Das demonstriert, dass es nicht allein die Tatsache ist, dass sie selber keine Belohnung bekommen haben, weshalb sie aufhören, mit dem Trainer zu kooperieren“, sagt Range. „Das Verweigern wird ausgelöst, weil der andere etwas bekommen hat, sie selber aber nicht.“
Auch beim Qualitätstest weigerten sich Wölfe und Hunde, weiter mit dem Trainer zu kooperieren und den Summer zu drücken. „Diese Reaktion konnte in den bisherigen Versuchen nicht gezeigt werden. Es bestätigt aber noch eindeutiger, dass es Wölfe und Hunde wirklich verstehen, wenn sie ungleich behandelt werden“, so Essler. Die Wölfe waren dabei jedoch noch um einiges sensibler als die Hunde.
Auch Rangordnung wichtig, Domestikation scheint dagegen Sinn für Unrecht zu reduzieren
Der Platz in der Rangordnung des Rudels war außerdem ein zusätzlicher Faktor, wann ein Tier den Versuch abbrach. „Bei den ranghohen Tieren löste die ungleiche Behandlung schneller Frust aus, da sie diese Situation, etwas gar nicht oder nur von schlechterer Qualität zu kriegen, nicht gewohnt sind“, erklärt Range. „Die Ordnung in ihrem Rudel steht somit in direktem Zusammenhang mit ihrer Reaktion auf ungleiche Behandlung.“
Im Anschluss an die Versuche wurde außerdem bewertet, ob die Tiere mit dem Testpartner oder dem Experimentator in einem neutralen Gehege Kontakt aufnahmen. Wölfe, die ungerecht behandelt wurden, hielten Abstand zu den Menschen. Die Hunde dagegen nicht. „Auch wenn diese Vierbeiner nicht direkt mit Menschen zusammenleben, sind sie uns zugänglicher. Hier scheint die Domestikation das Verhalten der Hunde zu beeinflussen. Der enge Kontakt zum Menschen als Haustiere könnte ihr Verhalten in solchen Situationen demnach eher reduzieren, als es auszulösen“, so Range.
Service:
Der Artikel „Domestication does not explain the presence of inequity aversion in dogs“ von Jennifer Essler, Sarah Marshall-Pescini und Friederike Range wird am 8. Juni 2017 um 18:00 CET von Current Biology veröffentlicht.

07.06.2017, Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.
Der Homo sapiens ist älter als gedacht
Forscher entdecken in Marokko die bislang ältesten Fossilien unserer Art
Neue Fossilien und Steinwerkzeuge aus Jebel Irhoud (Marokko) belegen den Ursprung des heutigen Menschen vor etwa 300.000 Jahren in Afrika. Diese Fossilien sind rund 100.000 Jahre älter als die ältesten bislang bekannten Homo sapiens-Funde und dokumentieren, dass bereits vor zirka 300.000 Jahren wichtige Veränderungen im Aussehen und Verhalten des modernen Menschen in ganz Afrika stattgefunden haben.
Ein internationales Forscherteam unter der Leitung von Jean-Jacques Hublin vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie (Leipzig) und Abdelouaded Ben-Ncer vom Nationalen Institut für Archäologie (INSAP, Rabat, Marokko) hat bei archäologischen Ausgrabungen in Jebel Irhoud (Marokko) fossile Knochen des Homo sapiens sowie Tierknochen und Steinwerkzeuge entdeckt. Die Funde sind rund 300.000 Jahre alt, und damit die ältesten sicher datierten fossilen Belege unserer eigenen Art — 100.000 Jahre älter als die bis dato ältesten Homo sapiens-Funde in Äthiopien. Zwei Artikel in der Fachzeitschrift Nature vom 8. Juni 2017 (Hublin et al. 2017 und Richter et al. 2017) beschreiben eine komplexe Evolution des modernen Menschen auf dem gesamten afrikanischen Kontinent.
Sowohl genetische Daten heute lebender Menschen als auch Fossilien weisen auf einen afrikanischen Ursprung unserer Art hin. Die ältesten bisher bekannten Homo sapiens-Fossilien stammen aus Äthiopien: Die Fundstelle Omo Kibish ist 195.000 Jahre alt, Herto wird auf 160.000 Jahre datiert. Die meisten Forscher gingen deshalb davon aus, dass alle heute lebenden Menschen von einer Population abstammen, die vor etwa 200.000 Jahren in Ostafrika lebte. „Wir dachten lange Zeit, dass die Wiege der Menschheit vor etwa 200.000 Jahren irgendwo in Ostafrika lag“, erklärt der Leipziger Paläoanthropologe Jean-Jacques Hublin. „Unsere Daten zeigen aber, dass sich Homo sapiens bereits vor etwa 300.000 Jahren über den gesamten Kontinent ausgebreitet hat. Lange bevor der moderne Mensch Afrika verließ, hat er sich bereits innerhalb Afrikas ausgebreitet.“
Die Fundstelle in Jebel Irhoud in Marokko ist bereits seit den 1960er Jahren für menschliche Fossilien und Steinwerkzeuge bekannt. Die Interpretation dieser Funde wurde allerdings durch eine unsichere Datierung erschwert. Neue Ausgrabungen seit dem Jahr 2004 führten zur Entdeckung weiterer Skelett-Reste des Homo sapiens (die Anzahl der Fossilien wuchs so von ursprünglich sechs auf 22 an). Die Funde von Jebel Irhoud umfassen die versteinerten menschlichen Überreste von Schädeln, Unterkiefern, Zähnen, und Langknochen von mindestens fünf Individuen und dokumentieren eine frühe Phase der menschlichen Evolution. Das Team um den Geochronologie-Experten Daniel Richter vom Max-Planck-Institut in Leipzig (jetzt bei Freiberg Instruments GmbH) bestimmte das Alter erhitzter Feuersteine aus den archäologischen Fundschichten mithilfe der sogenannten Thermolumineszenzmethode auf rund 300.000 Jahre. Daniel Richter erklärt: „Gut datierte Fundstellen aus dieser Zeit sind in Afrika außergewöhnlich selten. In Jebel Irhoud hatten wir Glück, dass so viele Steinwerkzeuge erhitzt worden waren. Deshalb konnten wir die Thermolumineszenzmethode anwenden um die Fundschichten genau zu datieren“.
Darüber hinaus konnte das Team das Alter eines in den 1960er Jahren gefundenen Unterkiefers aus Jebel Irhoud neu berechnen. Dessen Alter war vor einigen Jahren mittels einer speziellen Elektronen-Spin-Resonanz Datierung auf 160.000 Jahre geschätzt worden. Eine Neuberechnung auf Grund von direkten Messungen der Radioaktivität in Jebel Irhoud ergab jedoch ein deutlich höheres Alter, das mit den Ergebnissen der Thermolumineszenz übereinstimmt. „Für die genaue Altersbestimmung in Jebel Irhoud haben wir die modernsten Datierungsmethoden und die konservativste Berechnung eingesetzt“, erläutert Daniel Richter.
Die Schädel heute lebender Menschen zeichnen sich durch eine Kombination aus Merkmalen aus, die uns von unseren fossilen Vorfahren und Verwandten unterscheiden: ein kleines Gesicht und einen runden Gehirnschädel. Die Fossilien von Jebel Irhoud haben einen modernen Gesichtsschädel und eine moderne Form der Zähne, und einen großen aber archaisch anmutenden Gehirnschädel. Hublin und sein Team konnten mit modernster Computertomografie (micro-CT) und statistischer Analysen der Schädelformen auf Basis von Hunderten von Messpunkten nachweisen, dass sich der Gesichtsschädel der Jebel Irhoud-Fossilien kaum von dem heute lebender Menschen unterscheidet. Im Gegensatz dazu ist die Gestalt des Gehirnschädels der Jebel Irhoud-Fossilien allerdings eher länglich und nicht rund wie bei heute lebenden Menschen. „Die Gestalt des inneren Gehirnschädels spiegelt die Gestalt des Gehirns wider“, erklärt der Paläoanthropologe Philipp Gunz vom Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig. „Das bedeutet, dass sich die Form der Gesichtsknochen bereits zu Beginn der Evolution unserer Art entwickelt hat. Die Evolution der Form, und möglicherweise auch der Funktion des Gehirns fand allerdings innerhalb Homo sapiens statt“, sagt Philipp Gunz. Vergleicht man die DNA heute lebender Menschen mit der DNA von Neandertalern und Denisova-Menschen, zeigen sich Unterschiede in Genen, die das Gehirn und das Nervensystem beeinflussen. Evolutionäre Veränderungen der Gehirngestalt stehen daher vermutlich im Zusammenhang mit genetischen Veränderungen der Organisation, Vernetzung und Entwicklung des Gehirns, die den Homo sapiens von unseren ausgestorbenen Vorfahren und Verwandten unterscheiden.
Die Gestalt und das Alter der Fossilien aus Jebel Irhoud bestätigen auch die Interpretation eines bis jetzt rätselhaften Schädelfragments aus Florisbad, Südafrika, als frühen Vertreter des Homo sapiens. Die Jebel Irhoud-Fossilien sind die derzeit besten Belege für die frühe Phase der Evolution des Homo sapiens in Afrika. Die ältesten Homo sapiens-Fossilien finden sich auf dem gesamten afrikanischen Kontinent: Jebel Irhoud, Marokko (300.000 Jahre), Florisbad, Südafrika (260.000 Jahre) und Omo Kibish, Äthiopien (195.000 Jahre). Dies deutet auf frühe Wanderungsbewegungen innerhalb Afrikas und eine komplexe Evolution unserer Spezies auf dem ganzen afrikanischen Kontinent hin.
„Nordafrika ist lange Zeit in der Debatte um den Ursprung unserer Spezies vernachlässigt worden. Die spektakulären Entdeckungen von Jebel Irhoud zeigen die engen Verbindungen des Maghreb mit dem Rest des afrikanischen Kontinents zum Zeitpunkt der Entstehung von Homo sapiens“, sagt Abdelouahed Ben-Ncer.
Die Homo sapiens-Fossilien in Jebel Irhoud wurden gemeinsam mit Knochen von gejagten Tieren (vor allem Gazellen) und Steinwerkzeugen aus der Epoche der Afrikanischen Mittleren Steinzeit gefunden. In Jebel Irhoud gibt es keine großen Faustkeile, die typischen Werkzeuge älterer Fundstellen. Die Steinwerkzeuge aus Jebel Irhoud wurden mit der Levallois-Technik vor allem aus hochwertigem Feuerstein hergestellt. Dieses Rohmaterial wurde über weite Strecken transportiert. Vergleichbare archäologische Fundstellen mit Werkzeugen aus der Afrikanischen Mittleren Steinzeit sind aus ganz Afrika dokumentiert. Auch die Ähnlichkeit der fossilen Knochen aus Nord-, Ost-, und Südafrika spricht für Wanderungsbewegungen innerhalb Afrikas.
„Die Steinwerkzeuge aus Jebel Irhoud sind vergleichbar mit Fundstellen in Ostafrika und Südafrika“, erklärt Archäologe Shannon McPherron vom Max-Planck-Institut in Leipzig. „Wahrscheinlich hängt die technologische Entwicklung der Afrikanischen Mittleren Steinzeit mit der Entstehung des Homo sapiens zusammen.“ Die neuen Forschungsergebnisse von Jebel Irhoud werfen ein neues Licht auf die Evolution von Homo sapiens, welche früher begann als ursprünglich angenommen wurde. Die Ausbreitung des Homo sapiens vor 300.000 Jahren in ganz Afrika ist das Resultat einer Veränderung der menschlichen Biologie und des Verhaltens.
Das Jebel Irhoud-Projekt wird gemeinsam von dem marokkanischen Institut National des Sciences de l’Archéologie et du Patrimoine und der Abteilung Humanevolution des Max-Planck-Instituts für evolutionäre Anthropologie Leipzig durchgeführt. Die Max-Planck-Gesellschaft finanzierte die TL-Analyse. Teile der ESR / U-Serie Forschung wurden durch ARC Discovery gefördert.
Originalpublikationen:
Jean-Jacques Hublin, Abdelouahed Ben-Ncer, Shara E. Bailey, Sarah E. Freidline, Simon Neubauer, Matthew M. Skinner, Inga Bergmann, Adeline Le Cabec, Stefano Benazzi, Katerina Harvati, Philipp Gunz
New fossils from Jebel Irhoud (Morocco) and the Pan-African origin of Homo sapiens
Nature, 7 June 2017, DOI: 10.1038/nature22336
Daniel Richter, Rainer Grün, Renaud Joannes-Boyau, Teresa E. Steele, Fethi Amani, Mathieu Rué, Paul Fernandes, Jean-Paul Raynal, Denis Geraads, Abdelouahed Ben-Ncer, Jean-Jacques Hublin, Shannon P. McPherron
The Age of the Homo sapiens fossils from Jebel Irhoud (Morocco) and the origins of the Middle Stone Age
Nature, 7 June 2017, DOI: 10.1038/nature22335

09.06.2017, Universität Heidelberg
Gleichartige Bauprinzipien, unterschiedliche Gene: Miniaturwaffen in der Tierwelt
Sie verfügen über eine gleichartige Bauweise, dennoch sind sie genetisch grundverschieden: Das Prinzip der Konvergenz haben jetzt Biologen der Universität Heidelberg am Beispiel von Einzellern und Nesseltieren auf subzellulärer Ebene beschrieben. Beide Organismen haben im Laufe ihrer Evolution ähnliche Miniaturwaffen für den Beutefang entwickelt, ohne dass diese einen gemeinsamen stammesgeschichtlichen Ursprung besitzen, wie Privatdozent Dr. Suat Özbek und Prof. Dr. Thomas Holstein zusammen mit kanadischen Kollegen herausgefunden haben. Die Heidelberger Forscher untersuchen am Centre for Organismal Studies die Funktionsweise und molekulare Struktur dieser „Waffensysteme“.
Heidelberger Forscher beschreiben das Prinzip der Konvergenz am Beispiel von Einzellern und Nesseltieren
Sie verfügen über eine gleichartige Bauweise, dennoch sind sie genetisch grundverschieden: Das Prinzip der Konvergenz haben jetzt Biologen der Universität Heidelberg am Beispiel von Einzellern und Nesseltieren auf subzellulärer Ebene beschrieben. Beide Organismen haben im Laufe ihrer Evolution ähnliche Miniaturwaffen für den Beutefang entwickelt, ohne dass diese einen gemeinsamen stammesgeschichtlichen Ursprung besitzen, wie Privatdozent Dr. Suat Özbek und Prof. Dr. Thomas Holstein zusammen mit kanadischen Kollegen herausgefunden haben. Die Heidelberger Forscher untersuchen am Centre for Organismal Studies die Funktionsweise und molekulare Struktur dieser „Waffensysteme“.
Jeder, der im Meer badet, kann früher oder später von Quallen, Seeanemonen oder Korallen „genesselt“ werden. Namengebender Zelltyp dieser mehr als 500 Millionen Jahre alten Nesseltiere, der Cnidaria, sind die Nesselzellen. Sie enthalten mikroskopisch kleine Organellen – die Nesselkapseln, die auch Cniden oder Nematozysten genannt werden. Bei Reizung der Zelle schießen die Kapseln mit höchster Geschwindigkeit einen in ihrem Inneren aufgerollten und mit Stiletten bewaffneten Schlauch heraus. Dabei dringen diese subzellulären „Waffensysteme“ – ähnlich einer Miniaturharpune – wie ein Projektil in die Beute ein und injizieren gleichzeitig lähmende Gifte.
Wie diese Nesselkapseln entstanden sind, ist bisher unbekannt. Nach den Worten von Prof. Holstein geht die gängige Hypothese davon aus, dass sie von Organellen mit ähnlicher Bauweise und Funktion bei Einzellern abstammen. Danach müssten die Kapseln durch frühe Vorläufer der Nesseltiere in einer Art Symbiose aufgenommen worden sein. So gibt es bei einer Gruppe von modernen Einzellern – den Dinoflagellaten oder auch Panzeralgen – strukturell vergleichbare „Waffensysteme“, die ebenfalls als Nematozysten bezeichnet werden. Nach gängiger Lehrmeinung haben sie einen gemeinsamen evolutiven Ursprung.
Die Forschungsgruppe von Suat Özbek und Thomas Holstein hat jetzt die molekularen Bestandteile beider Organellen miteinander verglichen. Das überraschende Ergebnis: Beide zeigen keinerlei Übereinstimmung, wie Dr. Özbek berichtet. In ihrer Analyse konnten die Heidelberger Wissenschaftler gemeinsam mit einer Gruppe an der University of British Columbia (Kanada) zeigen, dass Cnidaria und Dinoflagellaten über gänzlich andere Gene und Proteine zum Aufbau ihrer jeweiligen Miniaturharpunen verfügen. Die Forscher in Heidelberg haben für die vergleichende Untersuchung dazu das Proteom – die Gesamtheit aller Proteine – von isolierten Nesselkapseln der Cnidaria umfangreich analysiert.
Wie Prof. Holstein betont, sind die beiden biologischen Systeme genetisch also grundverschieden. Dennoch zeigen hoch aufgelöste dreidimensionale Bilder der Nematozysten eine bisher nicht gekannte Komplexität und Ähnlichkeit in der Biomechanik, die die Entladung dieser Miniaturharpunen ermöglicht. So wird beispielsweise bei der Panzeralge Polykrikos lebouriae ein spitzes Projektil ausgestoßen. Die Panzeralge Nematodinium feuert bis zu 15 Projektile nacheinander ab, ähnlich einem mehrzylindrigen Repetiergewehr. Während die Beschleunigung bei den Kapseln der Nesseltiere durch einen hohen Innendruck angetrieben wird, fehlen bei den Panzeralgen die dafür notwendigen Stoffwechselwege. „Die hier zugrundliegenden Mechanismen müssen noch aufgeklärt werden“, so der Heidelberger Wissenschaftler, der die Forschungsgruppe Molekulare Evolution und Genomik am Centre for Organismal Studies leitet.
„Aus unseren Erkenntnissen ziehen wir den Schluss, dass es auch auf subzellulärer Ebene außergewöhnliche und extreme Fälle von Konvergenz gibt“, betont Prof. Holstein. Der Begriff „Konvergenz“ beschreibt in der Evolutionsbiologie die Entstehung gleichartiger Bauprinzipien, ohne dass die Organismen einen gemeinsamen phylogenetischen, das heißt stammesgeschichtlichen Ursprung besitzen. Ein prominentes Beispiel dafür ist die Entstehung von Flügeln bei Vögeln und Fledermäusen. Solche Übereinstimmungen in unterschiedlichen Organismengruppen entstehen durch die Anpassung an ähnliche Anforderungen der Umwelt.
Ausgehend von simplen sekretorischen Vesikeln, die Enzyme und bestimmte Proteine zur Anhaftung und Verdauung von anderen Zellen ausgeschieden haben, entwickelten sich vermutlich auf getrennten Wegen hochkomplexe subzelluläre Waffensysteme in Nesseltieren und Panzeralgen. Auslöser können zunehmend bessere Schutzmechanismen der Beuteorganismen gewesen sein, die zu ähnlichen evolutiven Lösungen geführt haben. Nach den Worten von Thomas Holstein sind die Einzeller durch eine große Vielfalt verschiedener ballistischer Organellen gekennzeichnet, was auf ein „Wettrüsten“ auf dieser frühen Evolutionsstufe hindeutet.
Die aktuellen Forschungsergebnisse wurden in „Science Advances“ veröffentlicht.
Originalpublikation:
G.S. Gavelis, K.C. Wakeman, U. Tillmann, C. Ripken, S. Mitarai, M. Herranz, S. Özbek, T. Holstein, P.J. Keeling and B.S. Leander: Microbial arms race: Ballistic “nematocysts” in dinoflagellates represent a new extreme in organelle complexity. Sciences Advances. 2017;3(3): e1602552. doi: 10.1126/sciadv.1602552

09.06.2017, Ludwig-Maximilians-Universität München
Neues EU-Projekt – Die Vielfalt der Genome wirbelloser Tiere
Wissenschaftler wollen im Rahmen eines neuen EU-Projekts einen tieferen Einblick in die genetischen Codes wirbelloser Tiere gewinnen. Dies könnte dazu beitragen, künftig deren Ressourcen besser für biotechnologische Anwendungen zu nutzen.
Mehr als 95 Prozent aller Tierarten der Erde gehören nicht zu den Wirbeltieren, zu denen auch die Menschen gehören, sondern zu den sogenannten „Wirbellosen“, rund 1,2 Millionen Spezies sind bisher bekannt. „Trotzdem weiß man über die Genome dieser riesigen Gruppe bisher überraschend wenig“, sagt Professor Gert Wörheide vom Department für Geo- und Umweltwissenschaften und GeoBio-Center der LMU. Im Rahmen des neuen EU-Doktorandennetzwerks “Comparative genomics of non-model invertebrates” (“IGNITE”), das von Wörheide koordiniert wird, will ein internationales Forscherteam nun das Wissen über die Vielfalt der Genome der Wirbellosen entscheidend erweitern und so dazu beitragen, deren genetische Ressourcen besser für die Entwicklung neuer Wirkstoffe und Materialien zu nutzen.
Wirbellose Tiere spielen für die Funktion der meisten Ökosysteme eine entscheidende Rolle, unter anderem bei der Bestäubung von Blüten durch Insekten, um nur ein Beispiel zu nennen. Außerdem produzieren wirbellose Tiere wirtschaftlich wichtige Biostoffe und zahlreiche bioaktive Substanzen, die etwa für die biomedizinische Forschung interessant sind. Die Fähigkeiten und Eigenschaften eines Organismus werden durch seine genetische Ausstattung, sein Genom, bestimmt. Gleichzeitig ermöglicht der Vergleich ihrer Genome einen Einblick in die Evolution der Tiere. „Sowohl um die Stammesgeschichte der wirbellosen Tiere aufzuklären, als auch um ihre ökologische und sozio-ökonomische Bedeutung einzuschätzen, brauchen wir mehr Einblick in die Zusammensetzung und Struktur ihrer Genome“, sagt Wörheide. Im Rahmen des neuen Netzwerks werden weltweit führende Experten aus Europa interdisziplinär zusammenarbeiten, um diese Lücke zu schließen. Dazu wollen die Wissenschaftler sowohl neue Daten erheben, insbesondere für bisher unterrepräsentierte Gruppen, als auch neue innovative Analysemethoden entwickeln.
IGNITE wird von der Europäischen Kommission innerhalb des Rahmenprogramms Horizon 2020 mit insgesamt 3,81 Millionen Euro für vier Jahre gefördert. Das Projekt hat als „Marie Skłodowska-Curie Innovative Training Network (ITN)“ einen Schwerpunkt in der Förderung von Nachwuchswissenschaftlern. Insgesamt 15 Doktoranden werden im Rahmen des Projekts gefördert, davon werden zwei an der LMU arbeiten und hauptsächlich zur Phylogenomik der Schwämme beziehungsweise deren Symbiose mit Mikroben forschen. An IGNITE sind neben der LMU 14 weitere Institutionen und Biotech-Firmen sowie fünf Partnerorganisationen beteiligt.
Weitere Informationen: www.itn-ignite.eu

12.06.2017, Universität Konstanz
Inseln und Küstenregionen am meisten gefährdet
Mit Konstanzer Beteiligung wurden erstmals weltweite Hotspots für nicht heimische Tier- und Pflanzenarten identifiziert
Die Verteilung von Neobiota, nicht-heimischer Arten, auf verschiedene Regionen der Erde ist höchst unterschiedlich. Wo sich die globalen Hotspots für eingebürgerte, nicht heimische Arten befinden, war allerdings bislang unklar. Ein internationales Forschungsteam unter Mitwirkung des Ökologen Prof. Dr. Mark van Kleunen von der Universität Konstanz legt nun erstmals eine Analyse dieser Hotspots vor: Demnach finden sich die meisten Neobiota auf Inseln und in Küstenregionen.
Die Studie wurde in der renommierten Zeitschrift Nature Ecology and Evolution vom 12. Juni 2017 veröffentlicht.
Verursacht durch den Menschen dringen zunehmend Arten in neue Gebiete vor, in denen sie ursprünglich nicht heimisch waren. Die Anzahl eingebürgerter Neobiota ist in verschiedenen Regio-nen der Erde unterschiedlich groß. Unklar war jedoch, wo die meisten etablierten Neobiota anzutreffen sind und welche Faktoren deren Verteilung prägen.
Ein internationales Team aus 25 Forscherinnen und Forschern unter der Leitung von Dr. Wayne Dawson von der Universität Durham (Großbritannien), der seine Forschung auf diesem Gebiet in der Konstanzer Arbeitsgruppe von Mark van Kleunen begann, erstellte eine Datenbank mit den Vorkommen von acht Tier- und Pflanzengruppen (Säugetiere, Vögel, Amphibien, Reptilien, Fische, Spinnen, Ameisen, Gefäßpflanzen) in einer Region außerhalb ihres Heimatgebiets. Insgesamt wurde die Verbreitung auf 186 Inseln und 423 Regionen auf Kontinenten erfasst. So konnten die Wissenschafterinnen und Wissenschaftler zum ersten Mal überhaupt die globale Verteilung von Neobiota in einer großen Anzahl wichtiger Organismengruppen erfassen.
Wichtigstes Ergebnis: Inseln und Küstenregionen auf Kontinenten weisen die höchsten Zahlen eingebürgerter Neobiota auf. An erster Stelle befindet sich Hawaii, gefolgt von der Nord-Insel von Neuseeland und den kleinen Sunda-Inseln Indonesiens. „Hawaii und Neuseeland liegen im Spitzenfeld bei allen untersuchten Artengruppen“, erklärt der ebenfalls beteiligte Ökologe Dr. Franz Essl von der Universität Wien (Österreich): „Beide Regionen sind abgelegene und ursprünglich sehr isolierte Inseln, in denen manche Organismengruppen von Natur aus fehlten – wie etwa Säugetiere. Heute liegen beide Regionen in ökonomisch hochentwickelten Ländern mit intensiven Handelsbeziehungen und dementsprechend massiven Folgen für die Einschleppung und Einbürgerung von Neobiota“.
Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler untersuchten auch, welche Faktoren dafür entscheidend sind, ob eine Region viele oder wenige eingebürgerte Neobiota aufweist. „Wir fanden einen deutlichen Anstieg der Anzahl eingebürgerter Neobiota in dicht besiedelten Regionen sowie in Gebieten mit hoher ökonomischer Entwicklung“, erklärt Dr. Dietmar Moser, ebenfalls von der Universität Wien und Zweitautor der Studie. „Der Grund dafür ist, dass diese Faktoren die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass der Mensch viele neue Arten in ein Gebiet ‚einschleppt‘. Die dadurch mitverursachte Zerstörung von Lebensräumen begünstigt die Ausbreitung von Neobiota. Inseln und Küstenregionen scheinen daher besonders anfällig zu sein, da sie im globalen Fernhandel eine dominierende Rolle einnehmen.“ Prof. Mark van Kleunen, der Konstanzer Drittautor der Studie, ergänzt: „Neben der Einschleppung neuer fremder Arten besteht ein weiteres bedeutendes Risiko. Viele der fremden Pflanzen und Tiere, die in unseren Häusern und Gärten gehalten werden und sich bisher noch nicht wild lebend etabliert haben, könnten dies in Zukunft tun. Dies gilt insbesondere in Anbetracht des zunehmenden Klimawandels.“
Die große Anzahl von Neobiota in vielen Regionen der Erde hat massive Konsequenzen, da einheimische Arten verdrängt und natürliche Lebensräume verändert werden. Dies ist auf Inseln besonders problematisch, da viele der dort heimischen Arten nur auf der Insel selbst vorkommen und daher besonders rasch durch Neobiota verdrängt werden.
Weltweit gibt es viele Gesetze und Abkommen mit dem Ziel, die Ausbreitung von Neobiota zu reduzieren. „Unsere Studie zeigt, dass die Anstrengungen bislang nicht effektiv genug waren, um mit der Globalisierung Schritt zu halten. Es ist daher dringend erforderlich, effektivere gesetzliche Maßnahmen zu implementieren, besonders für Inseln“, meint Essl. So hat etwa Neuseeland in den letzten Jahrzehnten umfassende Regelungen erlassen, um die Einschleppung weiterer Neobiota zu verhindern. Auch wurden auf kleinen Inseln in den vergangenen Jahren mehrfach eingeschleppte Räuber wie Ratten und Mäuse erfolgreich ausgerottet. Diese Beispiele zeigen, dass erfolgreiches Handeln möglich ist.
Originalveröffentlichung:
W. Dawson, D. Moser, M. van Kleunen, H. Kreft, J. Pergl, P. Pyšek, M. Winter, B. Lenzner, T. Blackburn, E. Dyer, P. Cassey, S. Scrivens, E. Economo, B. Guénard, C. Capinha, H. Seebens, P. Garcia-Diaz, W. Nentwig, E. Garcia-Berthou, C. Casal, N. Mandrák, P. Fuller, C. Meyer, und F. Essl (2017) „Global hotspots and correlates of alien species richness across taxonomic groups“, Nature Ecology and Evolution

Dreidimensionale Darstellung der rund 100 Millionen Jahre alten Bernsteinzecke Amblyomma birmitum anhand der MikroCT-Aufnahmen.(Ruthensteiner, SNSB-ZSM)

Dreidimensionale Darstellung der rund 100 Millionen Jahre alten Bernsteinzecke Amblyomma birmitum anhand der MikroCT-Aufnahmen.(Ruthensteiner, SNSB-ZSM)

13.06.2017, Staatliche Naturwissenschaftliche Sammlungen Bayerns
Neue Zeckenart in 100 Millionen Jahre altem Bernstein entdeckt
Sie ist mit einem Alter von rund 100 Millionen Jahren eine der ältesten Zeckenarten der Welt und wurde nach ihrer Herkunft benannt: Amblyomma birmitum. Forscher des Instituts für Mikrobiologie der Bundeswehr haben in Zusammenarbeit mit dem Museum für Naturkunde Berlin und der Zoologischen Staatssammlung München (SNSB-ZSM) die neue Zecke aus Burmesischem Bernstein, dem sogenannten Birmit aus Myanmar, beschrieben. Das Tier aus der Kreidezeit wurde als Einschluss bestens erhalten und ist die bisher älteste Art einer heute noch vorkommenden Zecken-Gattung.
Die engsten Verwandten der neuen alten Zecke sind heutige Schildzecken der Gattung Amblyomma, mit weltweit über 130 noch lebenden Arten. Die genaue Bestimmung der hier untersuchten Zecke anhand der typischen Merkmale war ausgesprochen schwierig und gelang der Zeckenexpertin Lidia Chitimia-Dobler vom Institut für Mikrobiologie der Bundeswehr mithilfe einer Mikroröntgentomographischen Analyse (MikroCT). Die Zoologische Staatssammlung München stellte hierfür neben ihrem MikroCT-Gerät auch ihre langjährige Expertise in der 3D-Visualisierung von Kleinstlebewesen zur Verfügung. Die völlig zerstörungsfreie Untersuchung der inneren und äußeren Strukturen der rund 1,5 mm langen Zecke und deren dreidimensionale Darstellung erlaubte eine exakte Beschreibung der neuen Art.
Bei der Zecke handelt es sich um ein ausgewachsenes Weibchen, das durch ihre Einbettung in Harz vor knapp 100 Millionen Jahren perfekt konserviert wurde. Überraschenderweise fanden sich nicht nur Merkmale der heute noch lebenden Zecken-Gattung Amblyomma, sondern auch typische Merkmale der australischen Gattung Bothricroton. Amblyomma birmitum stellt somit ein seltenes Zwischenstadium in der Evolution der beiden Gattungen dar – ein sogenanntes Missing Link.
Eine weitere bemerkenswerte Erkenntnis ergibt sich aus dem kreidezeitlichen Alter der Zecke und der Lebensweise der heute lebenden Amblyomma-Arten: Typische Wirtstiere für die nächsten Verwandten der Bernsteinzecke sind hauptsächlich Reptilien. An heutigen Waranen saugen beispielsweise gleich mehrere verschiedene Arten dieser Gattung. „Wir gehen davon aus, dass die neu entdeckte Zeckenart aus dem Burmesischen Bernsteinwald durchaus auch an Dinosauriern gesaugt hat“, so Zeckenspezialistin Lidia Chitimia-Dobler. Ein Szenario wie im Film Jurassic Park ist jedoch ausgeschlossen: Eine DNA-Analyse des Blutes, welches die Zecke zu ihren Lebzeiten von ihrem Wirt gesaugt hat, ist nach so langer Zeit definitiv nicht mehr möglich.
Die erfolgreiche Zusammenarbeit der Wissenschaftler des Mikrobiologischen Instituts der Bundeswehr und der Zoologischen Staatssammlung München soll nun weiter ausgebaut werden: Erst kürzlich wurden mehrere für die Fauna Deutschlands neue Zeckenarten entdeckt. Die Experten der ZSM unterstützen die einschlägigen Untersuchungen durch ihre Erfahrungen in der genetischen Artbestimmung mittels DNA-Barcoding.
Publikation:
CHITIMIA-DOBLER, L., DE ARAUJO, B., RUTHENSTEINER, B., PFEFFER, T., & DUNLOP, J. (2017). Amblyomma birmitum a new species of hard tick in Burmese amber. Parasitology, 1-8. doi:10.1017/S0031182017000853

15.06.2017, Ludwig-Maximilians-Universität München
Stammesgeschichte – Frühe Explosion der Artbildung
Die frühe Evolution der Tiere verlief rasanter als gedacht: Analysen legen nahe, dass die ersten Stämme nach erdgeschichtlichen Maßstäben kurz nacheinander entstanden – und zwar schon, bevor die Erde vor etwa 700 Millionen Jahren global vereiste.
Fossile Funde beweisen, dass zu Beginn des Kambriums vor etwa 540 Millionen Jahren bereits Vertreter fast aller heutigen Tierstämme existierten. Diese Fossilien besitzen aber bereits komplexe Morphologien, sodass die Ursprünge der Tiere deutlich weiter zurückliegen müssen. Sicher zugeordnete und datierte Fossilien aus früheren Epochen sind allerdings nur sehr spärlich vorhanden. Wissenschaftler aber brauchen verlässliche Schätzungen über das geologische Alter der Tiere und ihrer ältesten Untergruppen, der Schwämme, Nesseltiere, Rippenquallen und Plattentiere, um sagen zu können, wie der Stammbaum der Tiere sozusagen an seiner Wurzel aussieht. Dr. Martin Dohrmann und Professor Gert Wörheide vom Lehrstuhl für Paläontologie und Geobiologie der LMU haben deshalb mithilfe einer sogenannten molekularen Uhr die frühe Evolution der Tiere untersucht und abgeschätzt, wann die ältesten Tierstämme entstanden. Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftler im Fachjournal Scientific Reports.
Das Prinzip der molekularen Uhr beruht darauf, dass sich im Verlauf der Evolution genetische Veränderungen im Erbgut ansammeln. Spalten sich zwei Stammeslinien von einem gemeinsamen Vorfahren ab, unterscheidet sich ihr Erbgut deshalb umso mehr, je länger die Trennung zurückliegt. „Wir haben für unsere Analysen genetische Daten von heute lebenden Tieren mit Informationen von gut datierten Fossilien aus späteren Epochen kombiniert und in einem aufwändigen Verfahren mit komplexen Computeralgorithmen analysiert“, sagt Dohrmann. Für ihre Studie stand den Forschern ein ungewöhnlich großer Datensatz zur Verfügung, der 128 in Proteine übersetzte Gene von 55 Arten umfasst. Diese Daten repräsentieren alle Großgruppen und insbesondere früh abzweigende Stämme der Tiere.
Die Ergebnisse bestätigten frühere Studien, die den Ursprung der Tiere auf das sogenannte Neoproterozoikum datieren, also auf etwa 1000 bis 540 Millionen Jahre vor unserer Zeit. Zur Überraschung der Wissenschaftler legten ihre Analysen allerdings nahe, dass sich die frühen Tierstämme sowie die ersten Vorfahren der Zweiseitentiere, der sogenannten Bilateria, nicht nach und nach über sehr lange Zeiträume von einem gemeinsamen Vorfahren abgespalten haben, sondern alle innerhalb von etwa 50 Millionen Jahren entstanden sind. Das ist in geologischen Maßstäben gesehen ein äußerst kurzer Zeitraum. „Zudem fand diese evolutionäre Aufspaltung interessanterweise vor der Ära der sogenannten „Schneeball-Erde“ statt, einer Zeit langfristiger globaler Vereisungen, die etwa 720-635 Millionen Jahre zurückliegt“, sagt Dohrmann. Als nächsten Schritt brauche es nach Ansicht der Wissenschaftler zusätzliche Analysen mit anderen Datensätzen und weiter verbesserte Methoden, um biologisch noch realistischere, präzisere und schnellere Algorithmen für die weitere Überprüfung der neuen Erkenntnisse zu entwickeln. „Um schließlich auch fundierte Aussagen über das Aussehen und die Lebensweise der frühen Tiere machen zu können, brauchen wir außerdem noch mehr Erkenntnisse über die Umweltbedingungen im Neoproterozoikum sowie mehr Fossilien aus dieser Zeit, die sich eindeutig zuordnen lassen“, sagt Wörheide.
Publikation
Dating early animal evolution using phylogenomic data
Martin Dohrmann and Gert Wörheide
Scientific Reports 2017

15.06.2017, Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung – UFZ
Alternative Besiedlungstheorie des Himalaya?
Bislang galt die Tierwelt des Himalaya als „Einwanderungsfauna“, deren Arten seit der geologischen Heraushebung der Gebirgskette vorwiegend von westlich und östlich angrenzenden Regionen eingewandert sind. Ein deutsch-chinesisches Forscherteam hat jetzt mittels molekular-genetischer Methoden eine alternative Besiedlungstheorie an Krötenfröschen getestet. Die Ergebnisse legen nahe, dass diese Gruppe bereits im geologisch früher angehobenen Südtibet entstand und von dort aus den Himalaya besiedelt hat. Die Einwanderung und Evolution vieler Arten im Himalaya müsste damit anders verlaufen sein, als bisher angenommen.
Der Himalaya ist einer der weltweiten „Hotspots“ der Biodiversität, tausende Arten gelten noch als unentdeckt oder wissenschaftlich nicht beschrieben. Auch die Besiedlungsgeschichte des Himalaya ist noch nicht komplett verstanden. Bislang wurde für die Mehrheit der Arten angenommen, dass sie relativ spät vor allem aus Westen und Osten in den Hohen Himalaya eingewandert sind. Eine bislang wenig untersuchte Theorie geht von einer viel älteren, im südlichen Tibet beginnenden Entstehungsgeschichte vieler Himalaya-Arten aus. Diese Annahme steht auch im Einklang mit modernen Auffassungen über die geologische Entstehung des Himalaya-Tibet-Gebirgssystems.
Forscher des Helmholtz-Zentrums für Umweltforschung (UFZ), des Leibniz-Instituts für Gewässerökologie und Binnenfischerei (IGB), der Universität Rostock, des Naturkundemuseums Erfurt und der Chinesischen Akademie der Wissenschaften testeten diese Theorie nun erstmals bei einer Hochgebirgs-Wirbeltiergruppe. Dafür wählten sie die wenig mobilen Krötenfrösche der Gattung Scutiger, die entlang des Himalaya und in Ost-Tibet in Lebensräumen zwischen 2.500 und 5.000 Metern Höhe leben. Auch für diese Artengruppe wurde bisher angenommen, dass sie von östlich angrenzenden Gebirgsregionen in den Himalaya eingewandert ist. Die Forscher analysierten genetische Proben von Scutiger-Populationen, um deren evolutionäre Beziehungen zu entschlüsseln. Sie datierten zudem die Entstehungszeit der Arten im Vergleich zur Hebungsgeschichte des Himalaya-Tibet-Gebirgssystems anhand von Stammbäumen aus DNA-Sequenzen. Dabei zeigte sich, dass die Himalaya-Arten eine eigenständige Gruppe bilden, die evolutionär offenbar älter ist als jene, die auf dem Tibetischen Plateau und in östlich anschließenden Gebirgen vorkommen.
Doch woher stammen diese evolutionär ältesten Scutiger? „Offenbar haben sie sich bereits im Eozän, also dem Braunkohlezeitalter, im heutigen Südtibet entwickelt. Durch die massive Gebirgsbildung und Austrocknung Tibets wurden die Populationen dann allmählich aus ihren Ursprungsgebieten nach Süden in den sich hebenden Himalaya abgedrängt“, erläutert Dr. Joachim Schmidt von der Universität Rostock.
Weitere Forschung soll die Beobachtungen der Forscher nun untermauern: „Unsere Ergebnisse zeigen, dass gängige biogeografische Auffassungen immer wieder neu hinterfragt und vor dem Hintergrund neuester geowissenschaftlicher Erkenntnisse überprüft werden sollten“, erklärt Dr. Sylvia Hofmann vom UFZ. „Molekulargenetische Methoden liefern einen entscheidenden neuen Ansatz, alte biogeografische Hypothesen zu testen“, ergänzt Dr. Matthias Stöck vom IGB.
Publikation:
Sylvia Hofmann, Matthias Stöck, Yuchi Zheng, Francesco Gentile Ficetola, Jia-Tang Li, Ulrich Scheidt, Joachim Schmidt: „Molecular Phylogenies indicate a Paleo-Tibetan Origin of Himalayan Lazy Toads (Scutiger)“, Scientific Reports, http://dx.doi.org/10.1038/s41598-017-03395-4

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