Neue Studie über die Evolutionsgeschichte ausgestorbener und lebender Löwen

NSU-Forscher ist Teil eines Teams, das die Genomik zur Untersuchung von Löwen nutzt

FORT LAUDERDALE/DAVIE, Florida. – Der „König des Dschungels“ ist in Gefahr.

In den letzten 200 Jahren hat der Löwe 90 % seiner früheren Bestände verloren – heute gibt es nur noch kleine, isolierte Populationen, vor allem im südlichen und östlichen Afrika. Winzige Reliktpopulationen gibt es noch in Zentralafrika, Westafrika und im Gir-Waldreservat auf der indischen Halbinsel Kathiawar.

Nordafrikanische Unterarten, der Berberlöwe und der Kap-Provinz-Löwe, sind innerhalb der letzten anderthalb Jahrhunderte verschwunden, und aus Eurasien sind sie seit ihrem Höhepunkt während der späten pleistozänen Eiszeit, als Höhlenlöwen von Iberien bis Alaska verbreitet wurden, so gut wie verschwunden. Die Löwen stehen auf der Roten Liste, der IUCN und dem US Endangered Species Act als gefährdet auf der Liste.

Die Details der Naturgeschichte der Löwen sind unklar.

  • Wann spaltete sich der Höhlenlöwe des Pleistozäns von den modernen Löwen ab?
  • Was war die Hierarchie ihrer Vorfahren?
  • Haben sich die verschwundenen Löwenunterarten mit Vorfahren der modernen afrikanischen oder asiatischen Löwen gekreuzt?
  • Ging ihrem Aussterben eine genetische Verarmung voraus, die an andere verschwundene Säugetiergruppen erinnert?

Um einige dieser Fragen zu beantworten, nutzt eine neue Studie „The Evolutionary History of Extinct and Living Lions“, die in den Proceedings of The National Academy of Sciences veröffentlicht wurde, die Möglichkeiten alter DNA- und Ganzgenomanalysen, um diese Fragen zu klären. Stephen J. O’Brien, Ph.D., Forscher und Professor am Halmos College of Natural Sciences and Oceanography der Nova Southeastern University (NSU), gehörte dem Forschungsteam an.

„Die neuen Ergebnisse veranschaulichen die Möglichkeiten der Genomik, verlorene Geheimnisse der Vorgeschichte zu lüften, indem die Codes der DNA-Fußabdrücke in den Vorfahren moderner Arten gelesen werden“, sagte O’Brien. „Und die alarmierende genetische Verarmung des ‚Indischen Löwen‘ wird eindeutig bestätigt.“

O’Briens Karriere erstreckt sich über mehrere Jahrzehnte und reicht zurück bis zu seiner 25-jährigen Tätigkeit als Leiter des Labors für Genomische Vielfalt am National Cancer Institute (NCI), National Institutes of Health (NIH) von 1986-2011. Im Dezember 2011 wechselte er zum Theodosius Dobzhansky Center for Genome Bioinformatics an der Staatlichen Universität St. Petersburg (Russland), wo er als Chief Scientific Officer tätig ist.

Die Hauptautoren Marc de Manuel und Ross Barnett sequenzierten paläontologische Museums- und Permafrostproben von Löwen (bis zu 30.000 Jahre alt) von außerhalb ihres derzeitigen Verbreitungsgebiets zusammen mit modernen Proben von lebenden Löwen, um zu untersuchen, wie sich historische Löwen entwickelt und verbreitet haben.

„Es war erstaunlich, mit Proben von 30.000 Jahre alten Höhlenlöwen zu arbeiten und das gesamte Genom des Tieres zu erhalten“, sagte Barnett. „Es zeigt, wie weit die Technologie für alte DNA in den letzten zehn Jahren fortgeschritten ist und wie die Genomik der Vergangenheit über die Erhaltung der Zukunft informieren kann.“

Neben dem Halmos College der NSU gehörten dem Forschungsteam Mitglieder des Globe Institute – University of Copenhagen und des Barcelona Institute of Science and Technology an. Sie kamen zu dem Schluss, dass sich die Vorfahren der lebenden modernen Löwen und der ausgestorbenen Höhlenlöwen vor etwa 500.000 Jahren in unterschiedliche Linien aufteilten. Computermodell-Simulationen ergaben, dass es nach der Spaltung kaum zu einem Genfluss oder einer nachweisbaren Hybridisierung kam, obwohl sich die Verbreitungsgebiete in Westasien möglicherweise überschneiden und es bereits zuvor deutliche Hinweise auf eine weit verbreitete Hybridisierung zwischen anderen Panthera-Arten (Großkatzen) gab.

Dies legt den Schluss nahe, dass noch nicht identifizierte Faktoren eine effektive Fortpflanzung zwischen den beiden Löwenarten während des Pleistozäns verhindert haben. Die Autoren finden auch keine eindeutigen Beweise für einen Rückgang der genetischen Vielfalt bei Höhlenlöwen, Berberlöwen oder Kaplöwen vor dem Aussterben.

Vor etwa 70.000 Jahren spalteten sich die modernen Löwen eindeutig in zwei verschiedene Linien auf: (1) Löwen, die heute im zentralen, östlichen und südlichen Afrika vorkommen, und (2) indische, westafrikanische und ausgestorbene nordafrikanische Löwen.

Dies hat erhebliche Auswirkungen auf den Naturschutz.

Die Kenntnis des nächsten Verwandten des ausgestorbenen Berberlöwen wird für alle potenziellen Wiederansiedlungsversuche von Bedeutung sein. In ähnlicher Weise ist die Unsicherheit der indischen Population (weniger als 500 Individuen) ein politisch heikles Thema, aber die Klärung ihrer nächsten lebenden Verwandten könnte Informationen für künftige Wiederherstellungs- und Ausbruchsinitiativen liefern.

Die heutigen indischen Löwen sind genetisch nahezu einheitlich, was auf jahrhundertelange Verfolgung und historische genetische Engpässe zurückzuführen ist. Diese Löwen weisen zahlreiche physiologische Korrelate der Inzucht auf (z.B. verminderte Spermienzahl, Skelettdefekte, Testosteronabnahme und abgeleitete reduzierte Mähnengröße). Außerdem hat die neue Studie eindeutig gezeigt, dass die heutigen indischen Löwen tatsächlich in der Region heimisch sind und nicht, wie in den populären Medien kolportiert, während der vorkolonialen Zeit aus Afrika eingeschleppt wurden.

Diese neue Studie liefert beispiellose Details der Evolutionsgeschichte des Löwen und zeigt Beziehungen zwischen verschiedenen modernen geografischen Populationen und sogar ausgestorbenen Populationen. Die Ergebnisse haben weitreichende Auswirkungen auf die künftige Erhaltungsarbeit bei dieser heute gefährdeten Art.

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Über das Halmos College of Natural Sciences and Oceanography der NSU: Das College bietet qualitativ hochwertige Bachelor- und Masterstudiengänge in einer breiten Palette von Disziplinen an, darunter Meereswissenschaften, Mathematik, Biophysik und Chemie. Die Forscher führen innovative Grundlagen- und angewandte Forschungsprogramme in den Bereichen Biologie, Ökologie und Geologie von Korallenriffen, Fischbiologie, Ökologie und Naturschutz, Ökologie von Haien und Schnappfischen, Fischereiwissenschaft, Biologie und Ökologie von Tiefseeorganismen, Genomik, Genetik, molekulare Ökologie und Evolution von Wirbeltieren und Wirbeltieren, Mikrobiologie, biologische Vielfalt, Beobachtung und Modellierung der großräumigen Ozeanzirkulation, Küstendynamik und Kopplung von Ozean und Atmosphäre, Kartierung von benthischen Lebensräumen, biologische Vielfalt, Histologie und Kalkbildung durch. Das neueste Gebäude des Colleges ist das hochmoderne Guy Harvey Oceanographic Center, ein 86.000 Quadratmeter großes Gebäude mit Labors, Büros, Seminarräumen, einem Auditorium sowie Innen- und Außenanlagen mit fließendem Meerwasser. Für weitere Informationen besuchen Sie bitte cnso.nova.edu.

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