Diese Abbildung zeigt die Rekonstruktion der drei ausgestorbenen Nashornarten durch einen Paläokünstler, deren Genome im Rahmen der Studie sequenziert wurden. Im Vordergrund ist ein sibirisches Einhorn (Elasmotherium sibiricum) und dicht dahinter sind zwei Merck-Nashörner (Stephanorhinus kirchbergensis). Im Hintergrund ist ein wolliges Nashorn (Coelodonta antiquitatis). Bildnachweis: Beth Zaiken
Es gab eine uralte Frage, die bis in die Zeit Darwins zurückreicht, über die Beziehungen zwischen den fünf lebenden Nashornarten der Welt. Ein Grund, warum Antworten schwer zu finden waren, ist, dass die meisten Nashörner vor dem Pleistozän ausgestorben sind. Jetzt berichten Forscher in der Zeitschrift Zelle am 24. August haben dazu beigetragen, die Lücken im evolutionären Stammbaum der Nashörner zu schließen, indem sie die Genome aller fünf lebenden Arten zusammen mit den Genomen von drei alten und ausgestorbenen Arten analysiert haben.
Die Ergebnisse zeigen, dass die älteste Spaltung vor etwa 16 Millionen Jahren afrikanische und eurasische Abstammungslinien trennte. Sie stellen auch fest, dass Nashörner – während schwindende Populationen von Nashörnern heute eine geringere genetische Vielfalt und mehr Inzucht aufweisen als in der Vergangenheit – eine historisch niedrige genetische Vielfalt aufwiesen.
„Wir können jetzt zeigen, dass der Hauptzweig im Lebensbaum der Nashörner zwischen den geografischen Regionen liegt, Afrika versus Eurasien, und nicht zwischen den Nashörnern mit einem oder zwei Hörnern“, sagt Love Dalén vom Zentrum für Paläogenetik und dem Schwedischen Museum der Naturgeschichte. „Die zweite wichtige Erkenntnis ist, dass alle Nashörner, auch die ausgestorbenen, eine vergleichsweise geringe genetische Vielfalt aufweisen. In gewisser Weise bedeutet dies, dass die geringe genetische Vielfalt, die wir heute bei den vom Aussterben bedrohten Nashörnern sehen, zum Teil eine Folge ihrer Biologie ist.
„Alle acht Arten zeigten im Allgemeinen entweder einen kontinuierlichen, aber langsamen Rückgang der Populationsgröße in den letzten 2 Millionen Jahren oder kontinuierlich kleine Populationsgrößen über längere Zeiträume“, sagte Mick Westbury von der Universität Kopenhagen, Dänemark. „Kontinuierlich niedrige Populationsgrößen können darauf hindeuten, dass Nashörner im Allgemeinen an eine geringe Diversität angepasst sind.“
Diese Vorstellung steht im Einklang mit einem offensichtlichen Mangel an akkumulierten schädlichen Mutationen bei Nashörnern in den letzten Jahrzehnten. Westbury sagt, dass Nashörner in den letzten 100 Jahren möglicherweise schädliche Mutationen beseitigt haben, sodass sie trotz geringer genetischer Vielfalt relativ gesund bleiben können.
Die neue Studie wurde auf einem wissenschaftlichen Treffen inspiriert. Dalén und Tom Gilbert, Universität Kopenhagen, hatten getrennt an verschiedenen Nashornarten gearbeitet. Sie erkannten, dass sie, wenn sie sich zusammen mit Kollegen auf der ganzen Welt zusammentun, eine vergleichende Studie aller lebenden Nashörner zusammen mit den drei Arten durchführen könnten, die während der letzten Eiszeit ausgestorben sind.
Es gab einige Herausforderungen zu meistern, sagt Shanlin Liu von der China Agricultural University in Peking. „Als wir uns entschieden haben, alle Daten der Nashörner zusammenzustellen und eine vergleichende Genomikstudie durchzuführen, sind wir auch mit dem ‚Big Data‘-Problem konfrontiert“, erklärt Liu.
Die Genomdaten stellten unterschiedliche Datentypen dar, teilweise aufgrund der Einbeziehung sowohl moderner als auch alter DNA. Das Team musste neue Analysetools entwickeln, um diese Unterschiede zu berücksichtigen. Die von ihnen entwickelten neuen Ansätze und Werkzeuge können nun auf Studien in anderen taxonomischen Gruppen angewendet werden.
Dalén sagt, dass die Ergebnisse "teilweise gute Nachrichten sind, und teilweise nicht". Es scheint, dass eine geringe genetische Vielfalt bei Nashörnern Teil ihrer langjährigen Geschichte ist und nicht zu einer Zunahme von Gesundheitsproblemen im Zusammenhang mit Inzucht und krankheitsverursachenden Mutationen geführt hat.
„Wir stellen jedoch auch fest, dass heutige Nashörner im Vergleich zu unseren historischen und prähistorischen Nashorngenomen eine geringere genetische Vielfalt und ein höheres Maß an Inzucht aufweisen“, sagt er. „Dies deutet darauf hin, dass der jüngste Bevölkerungsrückgang durch Jagd und die Zerstörung von Lebensräumen Auswirkungen auf die Genome hatte. Das ist nicht gut, da eine geringe genetische Vielfalt und eine hohe Inzucht das Risiko des Aussterbens der heutigen Arten erhöhen können.“
Die Ergebnisse haben einige praktische Auswirkungen auf den Nashornschutz, sagen die Forscher.
„Jetzt wissen wir, dass die geringe Diversität, die wir bei modernen Individuen sehen, möglicherweise kein Hinweis auf eine Unfähigkeit zur Genesung ist, sondern auf einen natürlichen Zustand des Nashorns“, sagt Westbury. „Wir können Erholungsprogramme besser so anleiten, dass sie sich auf die Erhöhung der Populationsgröße statt auf die individuelle genetische Vielfalt konzentrieren.“
Das Team hofft, dass die neuen Erkenntnisse für die weitere Erforschung von Nashörnern und ihrer Erhaltung nützlich sein werden. Dalén berichtet, dass sein Team derzeit an einer eingehenderen Untersuchung des ausgestorbenen Wollnashorns arbeitet. Unterdessen ist Westbury daran beteiligt, die Genome von afrikanischen Spitzmaulnashörnern, die vor dem jüngsten Rückgang der Populationsgröße entnommen wurden, mit denen heutiger Individuen zu vergleichen.
„Wir hoffen, dass dies einen Rahmen bietet, um besser zu verstehen, woher umgesiedelte Populationen entstanden sein könnten, direkte Veränderungen der genetischen Vielfalt und ob Populationen möglicherweise für immer durch den Menschen verloren gegangen sind“, sagte Westbury.
Referenz: 24. August 2021, Zelle.
DOI: 10.1016/j.cell.2021.07.032
Die Forscher wurden vom European Research Council, dem Independent Research Fund Denmark, dem Australian Research Council, der Agencia Estatal de Investigación, dem Howard Hughes Medical Institute, GENCAT, dem Swedish Research Council und Formas unterstützt.
