Jensen, E. L., D. L. Edwards, R. C. Garrick, J. M. Miller, J. P. Gibbs, L. I. Cayot, W. Tapia, A. Caccone & M. A. Russello (2018): Population genomics through time provides insights into the consequences of decline and rapid demographic recovery through head-starting in a Galapagos giant tortoise. – Evolutionary Applications 11(10): 1811-1821.
Den Zeitrahmen übergreifende Populationsgenetik liefert Einblicke in die Konsequenzen die sich durch Artenrückgang und schnelle zahlenmäßige Erholung in einem Head-Startprogramm bei Galapagos-Riesenschildkröten ergeben.
DOI: 10.1111/eva.12682 ➚
Chelonoidis nigra,
wird mit einem Apfel
aus der Unterkunft gelockt
© Hans-Jürgen Bidmon
Die populationsgenetische Theorie in Bezug auf die Konsequenzen schneller Populationseinbrüche ist sehr gut entwickelt, aber es gibt nur sehr wenige empirische Studien wo Probensammlungen aus der Zeit vor dem Ereignis eines genetischen Flaschenhalses und solche die danach gesammelt wurden zur Verfügung stehen. Dieses Wissen ist aber besonders wertvoll im Hinblick auf die Arterhaltung insofern, dass es eine Verbindung zwischen genetischer Diversität und der Wahrscheinlichkeit zur Langzeitüberlebensfähigkeit darstellt. Um diese Beziehung zwischen derzeitiger genetischer Diversität und den vergangenen demographischen Vorgängen zu untersuchen sammelten wir genomweite Einzelnukleotidpolymorphismus-Daten bei einem Präflaschenhalsereignis (ca. 1906) und aus der dazugehörigen Postflaschenhalserhohlungsphase (ca.2014) für die Pinzón-Riesenschildkröte (Chelonoidis duncanensis; n = 25 und 149 Individuen) die endemisch auf einer einzigen der Galapagosinseln vorkommen. Die Pinzon-Riesenschildkröten hatten in historischen Zeiten eine sehr große Populationsgröße die bis auf 150-200 überlebende Individuen bis zur Mitte des 20. Jahrhunderts eingebrochen war. Seit dieser Zeit hat sich die Pinzónpopulation durch ein ex situ Headstartprogramm erholt bei dem die Eier oder Schlüpflinge vor dem Verlassen des Nests gesammelt wurden und in Gefangenschaftshaltung bis zu einem Alter von 4-5 Jahren aufgezogen und wieder ausgewildert wurden. Wir fanden, dass das Ausmaß und die Verteilung der genetischen Variation in den historischen Proben jener entsprach die wir in den heutigen Proben vorfanden wobei auch bei den heutigen Proben keine charakteristischen Anzeichen eines vergangenen Populationsrückgangs zu finden waren. Es wurde auch keine Populationsstruktur weder räumlich noch zeitlich festgestellt. Wir schätzten die effektive Populationsgröße (Ne) auf 58 (95 % CI = 50-69) für die Postflaschenhalspopulation. Es war aber nicht möglich einen Ne Wert für die Präflaschenhalspopulation abzuschätzen (95 % CI = 39-infinitiv) was wahrscheinlich darauf beruht, dass die Anzahl der verfügbaren Proben hier geringer waren als der wirkliche Ne. Zusammengenommen liefert dies wertvolle Schlüsseldaten zur Evaluierung von Headstartprogrammen und Gefangenschaftsnachzuchten die zeigen, dass ein hohes Maß an genetischer Diversität erhalten bleiben kann und sich keine negativen einseitigen Verschiebungen trotz des Flaschenhalses ergeben. Zudem zeigt diese Arbeit die Effektivität des Headstartprogramms zur Erhaltung der Pinzón-Riesenschildkröte die schon fast ausgerottet worden war.
Kommentar von H.-J. Bidmon
Es handelt sich hier um sehr interessante Befunde für eine Inselart die man aber nicht unbedingt verallgemeinern sollte. Zum einen gibt es für andere Schildkröten auch andere Daten und selbst innerhalb der Galapagosriesenschildkröten gibt es auch Anhaltspunkte dafür, dass es auch anders sein kann (Miller et al., 2018; Yuan et al., 2019). Im Hinblick auf die hier vorgestellte Studie sollten einige Dinge berücksichtigt werden die eben für Inselarten in besonderer Weise zutreffen. Zum einen sind solche Inselpopulationen, die schon sehr lange existieren, allein aufgrund ihres begrenzten Lebensraums sehr stark miteinander verwandt. Zum zweiten kann hier auch der Zufall eine Rolle spielen, denn man kann bei einer Probenzahl von nur 25 die vor dem Flaschenhals gesammelt wurden durchaus annehmen, dass es sich um nicht naheverwandte Individuen handelt die noch eine gewisse Gesamtbreite an erhaltener Inseldiversität widerspiegeln. Zudem liegt die Individuenzahl bei der Ausgangs-Postflaschenhalspopulation mit 150-200 noch über der von Caballero et al., (2017) angegeben Mindestpopulationsgröße von Ne = 128. Auch sollte man berücksichtigen, dass die Schildkröten wenn sie die Möglichkeit haben Inzucht instinktiv gering halten wie man das aus den Befunden von (Loire et al., 2013) ableiten kann (MHC Komplexmuster) und man sollte nicht vergessen, dass es sich bei den 149 Nachzuchten um Tiere der ersten oder höchstens zweiten Generation handelt, sodass hier noch genügend hohe Kombinationen an Elterntieren verfügbar sind die natürlich noch die Ausgangsdiversität der Ursprungspopulation zeigen und weitervererben. Bestenfalls würde sich ein Diversitätsverlust nur bei F2 oder F3 Nachkommen auswirken. Somit kann man davon ausgehen, dass zumindest im Hinblick auf das was man bisher an Wissen über die Entwicklung und Erhaltung von genetischer Diversität gesammelt hat die Pinzonpopulation in jeder Hinsicht noch von einer guten Ausgangslage zur Populationserholung starten konnte und sich Nachteile erst viel später feststellen lassen dürften.
Literatur
Caballero, A., I. Bravo & J. Wang (2017): Inbreeding load and purging: implications for the short-term survival and the conservation management of small Populations. – Heredity 118(2): 177-185 oder Abstract-Archiv.
Loire, E., Y. Chiari, A. Bernard, V. Cahais, J. Romiguier, B. Nabholz, J. M. Lourenço & N. Galtier (2013): Population genomics of the endangered giant Galapagos tortoise. – Genome Biology 14(12): R136 oder Abstract-Archiv.
Miller, J. M., M. C. Quinzin, E. H. Scheibe, C. Ciofi, F. Villalva, W. Tapia & A. Caccone (2018): Genetic Pedigree Analysis of the Pilot Breeding Program for the Rediscovered Galapagos Giant Tortoise from Floreana Island. – Journal of Heredity 109(6): 620-630 oder Abstract-Archiv.
Yuan, M. L., K. N. White, B. B. Rothermel, K. R. Zamudio & T. D. Tuberville (2019): Close kin mating, but not inbred parents, reduces hatching rates and offspring quality in a threatened tortoise. – Journal of Evolutionary Biology 32(10): 1152-1162 oder Abstract-Archiv.
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Chelonoidis nigra – Galapagos-Riesenschildkröte