Raubtiere wie der Tiger (Panthera tigris) könnten aufgrund des Genverlustes Probleme mit Umweltgiften bekommen.

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Genverlust durch einseitige Ernährung

Evolutionäre Anpassung könnte für Raubtiere gefährlich werden


Ein Team von Wissenschaftler*innen der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung, des LOEWE-Zentrums für Translationale Biodiversitätsgenomik (TBG) und des Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung haben am Beispiel von 52 heutigen und 31 ausgestorbenen Säugetierarten untersucht, ob die Veränderung der Ernährung im Laufe der Evolution den Verlust von Genen nach sich zieht. Sie kommen in ihrer kürzlich im Fachjournal „Journal of Evolutionary Biology“ erschienenen Studie zu dem Ergebnis, dass der Verlust des Gens PNLIPRP1 mit einer fettarmen Ernährung zusammenhängt, unabhängig davon ob das Tier ein Pflanzen- oder Fleischfresser ist. Darüber hinaus geben die Forschenden zu bedenken, dass Raubtiere wegen des Verlustes des am Entgiftungsprozess beteiligten Gens NR1I3 besonders stark durch Umweltgifte geschädigt werden könnten.

Im Laufe der Evolution können Gene neu entstehen, mutieren, sich duplizieren oder sogar ganz verloren gehen. „Zwei solcher Genverluste haben wir in unserer aktuellen Studie anhand verschiedener Säugetiere untersucht: Den Verlust von PNLIPRP1 – einem Gen, das die Fettverdauung hemmt – und von NR1I3, welches die Fähigkeit besitzt, den Entgiftungsprozess zu unterstützen“, erklärt Dr. Heiko Stuckas von den Senckenberg Naturhistorischen Sammlungen Dresden und fährt fort: „Wir wollten überprüfen, ob der Verlust dieser Gene schlicht an eine fleisch- bzw. pflanzenfressende Ernährungsweise geknüpft ist.“ Die bislang geltende Theorie besagte, dass die unterschiedliche Zusammensetzung pflanzlicher und fleischhaltiger Nahrung einen Selektionsdruck auf die beteiligten Gene ausübt, welcher – nach mehrfachen Mutationen – schließlich zum vollständigen Verlust dieser Gene führt. „Pflanzenfresser ist aber nicht gleich Pflanzenfresser und auch bei den Nicht-Vegetariern gibt es große artspezifische Unterschiede“, erläutert Stuckas. Er und seine Senckenberg-Kolleg*innen Dr. Franziska Wagner, PD Dr. Irina Ruf, Dr. Thomas Lehmann, Prof. Dr. Michael Hiller, Dr. Clara Stefen und Rebecca Hofmann sowie Kolleg*innen des Leibniz Instituts für Zoo- und Wildtierforschung in Berlin haben daher Ernährungspläne von 52 rezenten und 31 fossilen Säugetierarten miteinander verglichen und hinsichtlich der Fett- und Toxinaufnahme bewertet. Das interdisziplinäre Team fand heraus, dass der Verlust von PNLIPRP1 in erster Linie mit einer geringen Fettaufnahme verbunden ist – sowohl bei Pflanzen- als auch bei Fleischfressern, die sich auf eine fettarme Nahrung spezialisiert haben. Stuckas fügt hinzu: „Das deutet darauf hin, dass der Verlust dieses Gens möglicherweise für die Besetzung ökologischer Nischen, welche durch fettarme Nahrungsressourcen geprägt sind, von Vorteil ist.“

Zudem zeigen die Forschenden in ihrer Studie, dass fleischfressende Arten tatsächlich weniger ernährungsbedingten Giftstoffen ausgesetzt waren und dass daraus der Verlust von NR1I3 und den verwandten Genen NR1I2 und UGT1A6 abzuleiten ist. „Der geringere Konsum von pflanzlichen Giften hat also den Genverlust bei den fleischfressenden Säugern begünstigt – da dieses Gen für das Überleben nicht mehr ‚notwendig‘ war“, führt Stuckas aus und gibt zu bedenken: „Dies bedeutet aber auch, dass sie nun schlecht auf die durch den Menschen verbreiteten, nicht biogenen, Umweltgifte vorbereitet sind. Dies könnte sich langfristig zu einem evolutionären Nachteil für fleischfressende Säugetiere entwickeln.“

Als Ausblick wünscht sich das Forscher*innen-Team die Nahrungszusammensetzung von Säugetierarten der Vergangenheit und Gegenwart noch detaillierter zu untersuchen – laut der Studie finden sich „Wissenslücken“ über Details zur Ernährung bei bis zu 60 Prozent der untersuchten Tierarten.

Publikation: Wagner, F., Ruf, I., Lehmann, T., Hofmann, R., Ortmann, S., Schiffmann, C., Hiller, M., Stefen, C. & Stuckas, H. (2022). Reconstruction of evolutionary changes in fat and toxin consumption reveals associations with gene losses in mammals: A case study for the lipase inhibitor PNLIPRP1 and the xenobiotic receptor NR1I3. Journal of Evolutionary Biology, 00, 1 – 15. https://doi.org/10.1111/jeb.13970

Raubtiere wie der Tiger (Panthera tigris) könnten aufgrund des Genverlustes Probleme mit Umweltgiften bekommen.

Raubtiere wie der Tiger (Panthera tigris) könnten aufgrund des Genverlustes Probleme mit Umweltgiften bekommen. Foto: Pexels