Schmetterlinge decken die Geheimnisse der Metapopulation auf
Die Wegerich-Scheckenfalter, die in einem Netz von 4 000 bewohnten Landflecken auf den Åland-Inseln in Finnland leben, wurden mehr als 22 Jahre lang als Modellsystem für Metapopulationen untersucht. Ein großflächige Phänotypisierung und Genotypisierung dieser Metapopulation wurde von dem Projekt SPATIALDYNAMICS (Ecological, molecular, and evolutionary spatial dynamics) durchgeführt. Forscher sequenzierten das vollständige Genom des Wegerich-Scheckenfalters und konstruiert eine genaue Kopplungskarte mit extrem dichten genomweiten Daten zu Einzel-Nukleotid-Polymorphismen. Die genetische und genomische Forschung wurde dann mit ökologischer Forschung integriert. Die Ergebnisse zeigen eine auffällige Veränderung in der Genexpression unter den lokalen Populationen mit ungleichen demographischen Geschichten. Weibliche Schmetterlinge aus neu etablierten Populationen exprimierten das Gen, das im Zusammenhang mit der Ei-Bereitstellung und dem Flugerhalt öfter als Weibchen aus alten Populationen. Dies lieferte wichtige Erkenntnisse zu den molekularen Mechanismen hinter zuvor berichteten Unterschieden bei Lebensgeschichtemerkmalen und Populationsprozessen zwischen neuen und alten Populationen. Die Wissenschaftler verglichen auch die regionale Population in zwei fragmentierten und zwei kontinuierlichen Lebensräumen in Nordeuropa. Sie stellten fest, dass eine große Anzahl von Genen (1 814) zwischen den Landschaftstypen unterschiedlich exprimiert wurden. Dies zeigte, dass rezidivierende Auslöschungen der lokalen Bevölkerung und Wiederbesiedelung von nicht besetzten Stellen in der fragmentierten Landschaft das spezifische Genprofil bestimmten. Diese Ergebnisse zeigen, dass für das Leben in einer fragmentierten Landschaft genomische Anpassungen gibt, wie etwa auf einen häufigen Flug vorbereitet zu sein. Allerdings fanden die Forscher auch heraus, dass kleine Inselpopulationen in der Ostsee, die seit mehr als 100 Generationen völlig isoliert geblieben sind, viele schädliche rezessive Mutationen angesammelt haben. Diese Mutationen gefährden die langfristige Lebensfähigkeit der Population und zeigen, was in unzähligen Restpopulationen passieren wird, die in Landschaften leben, die durch menschliche Aktivitäten fragmentiert wurde. Darüber hinaus produzierte Forschung zum Stoffwechselgen Phosphoglucoseisomerase Belege, die ökologische und mikroevolutionäre Dynamik in natürlichen Populationen miteinander koppelte. Dies kann die Reaktion der Arten auf Veränderung der Umweltbedingungen als Folge von Klima- und Landnutzungsveränderungen verstärken.
Schlüsselbegriffe
Schmetterlinge, Metapopulation, fragmentierte Landschaften, Wegerich-Scheckenfalter, Åland-Inseln, SPATIALDYNAMICS