Genetische Vielfalt und Fitnessmerkmale bei Seebären
Viele wichtige Fitnessmerkmale wie Parasitenresistenz, Überleben und Fortpflanzungserfolg korrelieren oft mit der Heterozygotie, bei der es zwei verschiedene Formen eines bestimmten Gens in einer Population gibt. Man hat herausgefunden, dass solche Heterozygotie-Fitness-Korrelationen (HFC) Wechselwirkungen zwischen Krankheitserregern und ihren Wirten sowie die Entwicklung der Partnerwahl beeinflussen. Bis heute haben die meisten Studien nur etwa 10 Mikrosatelliten-Marker (Striche von repetitiver DNA) verwendet, weshalb die Mechanismen von HFC unklar bleiben. Mit dieser Wissenslücke befasste sich das Projekt FURSEALFITNESS (Elucidating the relationship between heterozygosity and fitness in a natural marine mammal population), das mithilfe der nächsten Generation der Sequenzierung von Einzelnukleotid-Polymorphismen HFC in einer natürlichen Population untersuchte. Die Forscher untersuchten eine Brutkolonie von antarktischen Pelzrobben (Arctocephalus gazella) auf Bird Island, South Georgia, als Modellsystem, um die Grundlage von HFC in einer natürlichen Population zu bestimmen. Ziel war es, zu untersuchen, ob HFC in dieser Spezies auf Inzucht oder auf eine geringe Anzahl von Genen, die eine große Wirkung (die sogenannte lokale Wirkung) haben, zurückzuführen sind. Die Analyse eines Datensatzes zu Mikrosatelliten von 21 aufeinanderfolgenden Brutzeiten plus 3 Jahrzehnte von individuenbasierten Daten aus der Studienkolonie zeigte, dass Heterozygotie stark mit mehreren Fitnessmerkmalen bei weiblichen Tieren im Zusammenhang stand. Diese Merkmale reichen von frühem Überleben bis zum Bruterfolg. Die Wissenschaftler fanden auch heraus, dass der Klimawandel zu einer erhöhten Selektion gegen qualitativ niedrigeren homozygoten Weibchen geführt hat. Ein neuer Ansatz für die Schätzung von genomweiter Heterozygotie basierend auf Hochdurchsatz-Sequenzierung wurde entwickelt und an einer HFC für Parasitenbelastung bei Seehunden (Foca vitulina) angewendet. Es zeigte sich eindeutig, dass HFC auf Inzucht zurückzuführen ist, und lässt darauf schließen, dass Heterozygotie weit mehr Variation bei der Fitness erklären kann, als bisher angenommen. FURSEALFITNESS bemühte sich um die Erklärung des primären Mechanismus von HFC für eine Reihe von Fitnessmerkmalen in einem Modellsystem. Es führte zu einem klareren Verständnis davon, wie die wichtigsten Fitnessmerkmale, einschließlich des weiblichen Überlebens unter zunehmendem Klimastress, mit dem Genotyp eines Individuums korrelieren. Die Ergebnisse werden dazu beitragen, die Rolle einer Schlüsselspezies im fragilen Ökosystem der Antarktis zu verstehen, und gleichzeitig unser Wissen über den Zusammenhang zwischen Genotyp und Fitness und wie er das Brutverhalten untermauert vermehren. Die Arbeit wurde in der führenden wissenschaftlichen Peer-Review-Zeitschrift Nature und in den Proceedings der National Academy of Sciences der Vereinigten Staaten von Amerika veröffentlicht.
Schlüsselbegriffe
genetische Vielfalt, Fitnessmerkmale, Seebären, Heterozygotie-Fitness-Korrelationen, FURSEALFITNESS
