Ägäische Reptilien offenbaren Geheimnisse der Artbildung
In der Phylogeografie kommt DNS zum Einsatz, um die geografische Verteilung der biologischen Vielfalt zu untersuchen und die evolutionären und ökologischen Prozesse zu bestimmen, die lebende Organismen genetisch geprägt haben. Diese Erkenntnisse bieten eine historische Perspektive, die für die Erforschung der Artbildung, Biogeografie, Taxonomie und Konservationsbiologie unerlässlich ist. Die in der Nähe von Afrika und Asien gelegene Ägäis gehört zu den artenreichsten Regionen Europas und bietet der Phylogeografie ein natürliches Forschungslabor. In der geologischen Geschichte der Region gab es viele Zeiträume, in denen natürliche Hindernisse im Meer entstanden und wieder verschwanden, wodurch Populationen isoliert oder mit anderen in Kontakt gebracht wurden. Solche Hindernisse sind eine grundlegende Voraussetzung für den Vorgang der Speziation, bei der neue Arten entstehen. Das Projekt CO-PHY-MED betrachtete Schuppenkriechtiere (Echsen und Schlangen) als Modellorganismen, um eine mehrere Arten umfassende, groß angelegte, vergleichende phylogeografische Analyse in der Ägäisregion durchzuführen. „Reptilien eignen sich hervorragend als Musterbeispiele ökologischer und evolutionärer Entwicklungen, da sie aufgrund ihrer Temperaturabhängigkeit besonders empfindlich gegenüber Klimaänderungen sind und ihre Artenvielfalt sich in ihrer Fähigkeit (oder Unfähigkeit) äußert, Hindernisse zu überwinden“, so der leitende Forscher Panagiotis Kornilios.
Ein besseres Verständnis der Artbildung
Die Phylogeografie stützt sich üblicherweise auf Analysen mitochondrialer DNS, des Teils des Erbguts, das normalerweise von der Mutter geerbt wird. Moderne Studien greifen jedoch auf mehrere genetische Marker aus dem gesamten Erbgut zurück, um zu belastbareren, genaueren und verlässlicheren Ergebnissen zu kommen. Die Forschungsgruppe untersuchte mehr als 700 Proben aus Museen von über 40 Echsen- und Schlangenarten. Unter Verwendung der Hochdurchsatzsequenzierung zur Analyse Tausender unabhängiger genomischer Marker stellte sie Muster fest, die erheblich vom bestehenden Wissen über die Geschichte der untersuchten Arten abweichen. „Unser Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen verändert sich im Moment, da die bisherige ausschließliche Verwendung mitochondrialer DNS bei der Erforschung der Artbildung und Biogeografie möglicherweise zu allzu sehr vereinfachten Ergebnissen geführt hat“, erklärt Kornilios. Der kombinierte Einsatz von mitochondrialen DNS- und Hochdurchsatzsequenzierungsanalysen liefert ein vollständigeres Bild der Diversifizierungsgeschichte der untersuchten Organismen, indem die biologische Vielfalt detaillierter erfasst und kryptische Elemente der biologischen Vielfalt, darunter sogar neue Arten, sowie geografische Regionen und wichtige Hindernisse identifiziert werden, die als treibende Kraft der Artbildung fungierten.
Auf Inseln Gestrandete
Einige Ergebnisse offenbaren unerwartete biogeografische Muster. Beispielsweise scheinen die Smaragdeidechsen der Gattung Lacerta die Balkanhalbinsel von Kleinasien aus kolonisiert zu haben, indem sie das Ägäische Meer der Urzeit überquert und dabei die Inseln dieser Ära als Trittsteine verwendet haben. Bei diesem Vorgang sind einige Echsen auf den zentralen Ägäischen Inseln gestrandet, die wir jetzt Millionen von Jahren später als getrennte „kryptische“ Arten klassifizieren können. Derweil zeigten die Ergebnisse für die Vierstreifennatter Belege von Inseln, auf denen in den Populationen aufgrund mehrerer Besiedelungen genetische Beimischungen von den Bewohnern der Urzeiten und jüngeren siedelnden Arten festzustellen sind. CO-PHY-MED stellt einen innovativen groß angelegten Ansatz an phylogeografische Rekonstruktionen dar und wurde mit Unterstützung der Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen durchgeführt. „Das Projekt stellt nicht nur detaillierte Nachweise der biologischen Vielfalt bereit, sondern auch ihrer ursächlichen Faktoren. Es kann daher zur effektiven Verwaltung und Konservierung der biologischen Vielfalt beitragen – Aufgaben, die gerade angesichts der aktuellen Umweltveränderungen große Herausforderungen darstellen“, schließt Kornilios.
Schlüsselbegriffe
CO-PHY-MED, biologische Vielfalt, Hochdurchsatzsequenzierung, Phylogeografie, Evolution, mitochondriale DNS, Inseln, Hindernisse in den Meeren