Reid, B. N., J. M. Kass, S. Wollney, E. L. Jensen, M. A. Russello, E. M. Viola, J. Pantophlet, J. Iverson, M. Z. Peery, C. J. Raxworthy & E. Naro-Maciel (2019): Disentangling the genetic effects of refugial isolation and range expansion in a trans-continentally distributed species. – Heredity 122(4): 441-457.
Das Aufdröseln der genetischen Auswirkungen die durch die Isolation von Refugien und der Verbreitungsgebietsausweitung entstanden sind bei einer Art mit transkontinentaler Verbreitung.
DOI: 10.1038/s41437-018-0135-5 ➚
© Hans-Jürgen-Bidmon
Bei Taxa mit weitreichender Verbreitung und mit historisch belegten dynamischen Verbreitungsgebietsverschiebungen, gekennzeichnet durch zurückliegende allopatrische Isolation und anschließender Verbreitungsgebietsausweitung können beide Vorgänge deren derzeitige Struktur und genetische Diversität beeinflusst haben. Zudem kann es diesbezüglich auch hilfreich sein, andere Szenarien in Erwägung zu ziehen, wie z. B. die Ausbreitung von einem singulären Refugium aus oder von mehreren Refugien aus um die Auswirkungen der Isolation und der Wiederausbreitung zu differenzieren. Hier untersuchten wir die Muster der genetischen Variabilität bei einer transkontinental verbreiteten Zierschildkröte (Chrysemys picta). Wir nutzten dazu einen bereits vorhandenen phylogeographischen Datensatz für die mitochondriale Kontrollregion und generierten zusätzliche Daten von neun Populationen für die mitochondriale Kontrollregion (n = 302) und für 11 nukleäre Mikrosatellitenloci (n = 247). Wir entwickelten damit ein für die Jetztzeit gültiges ökologisches Nischenmodell (ENM) für C. picta und testeten es im Hinblick auf die lange zurückliegenden Klimadaten anhand von drei Rekonstruktionsannahmen um damit drei potentielle Ausbreitungsszenarien ausgehend von einem, zwei oder drei Refugien zu überprüfen. Zuletzt nutzen wir die räumlich explizite Koaleszenz-Simulation und die Approximative Bayessche Berechnung (ABC) um zu testen welches der drei Ausbreitungsszenarien am besten mit den genetischen Daten einhergeht. Die Simulationen zeigten, dass beide sowohl die phylogeographische wie auch die Multilocus-Populationslevel - Sammlung in der Lage waren zwischen den refugialen Ausbreitungsszenarien zu differenzieren, obwohl sich auch zeigte, dass die Unterscheidungen allein anhand der mitochondrialen Daten ungenauer waren, wenn wir längere Koaleszenzzeiten annahmen. Zudem zeigten alle empirischen genetischen Datensätze eine größtmögliche Übereinstimmung mit einem Ausbreitungsmodell das nur von einem einzigen Refugium ausgeht, wenn wir die ABC zugrunde legten. Unsere Ergebnisse zeigen, dass für die Strukturierung und Diversität dieser Spezies eine nacheiszeitliche Lebensraumausbreitung eine größere Rolle spielte als die Isolation in allopatrischen Refugien gefolgt von einer Verbreitungsgebietsausdehnung. Daher empfehlen wir zur Unterscheidung zwischen möglichen komplexen historisch lange zurückliegenden Ausbreitungsszenarien für sehr weit verbreitete Taxa ein explizites modellieren der Ausbreitungsgebietsvergrößerung bei zusätzlicher Überprüfung alternativer refugialer Ausgangsszenarien.
Kommentar von H.-J. Bidmon
Es ist eigentlich erstaunlich, dass die Modelle für eine nacheiszeitliche Ausbreitung aus einem einzigen Rückzugsgebiet heraus sprechen. Allerdings könnten auch die einzelnen Rückzugsgebiete so eng bei einander gelegen haben, dass bei Wiederausbreitung sich erstmal alle Refugialpopulationen vermischten und sich dann erst mit zunehmender Ausbreitung weiter aufspalteten um das derzeitige Muster der Unterartenverbreitung zu realisieren. Eigentlich etwas was man auch bei der Besiedlung eines Inselarchipels wie den Galapagos annehmen könnte wo sich (Unter)Arten aus einer einzigen Vorfahrenart entwickelten. Wobei wir dann bei den kurzlebigeren, mobileren Darwinfinken beobachten kann wie sich bei veränderten inselspezifischen Umweltbedingungen auch wieder Hybridlinien ausbilden die sich aber später auch wieder in „neue“ Arten aufspalten können. Eigentlich geht es hier bei solchen Untersuchungen aus meiner Sicht nur sekundär darum historische Abläufe aufzuklären, viel wichtiger daran ist die Frage nachdem biologischen Sinn im Sinne von Überlebensvorteilen? Denn letzteres ermöglicht es uns einzuschätzen welche Entscheidungen im Sinne von Evolutionslinienerhalt wir treffen sollten, wenn wir die sogenannte Erhaltungsbiologie (Conservation Biology) im Sinne von zukunftsweisend ernstnehmen wollen. Siehe dazu auch Quinzin et al., (2019) und den dortigen Kommentar.
Literatur
Quinzin, M. C., J. Sandoval-Castillo, J. M. Miller, L. B. Beheregaray, M. A. Russello, E. A. Hunter, J. P. Gibbs, W. Tapia, F. Villalva & A. Caccone (2019): Genetically informed captive breeding of hybrids of an extinct species of Galapagos tortoise. – Conservation Biology 33(6): 1404-1414 oder Abstract-Archiv.
Galerien
Chrysemys picta – Zierschildkröte