Georges, A., B. Gruber, G. B. Pauly, D. White, M. Adams, M. J. Young, A. Kilian, X. Zhang, H. B. Shaffer & P. J. Unmack (2018): Genome-wide SNP markers breathe new life into phylogeography and species delimitation for the problematic short-necked turtles (Chelidae: Emydura) of eastern Australia. – Molecular Ecology 27(24): 5195-5213.
Genomweite SNP-Marker bringen neues Leben in die Phylogeographie und Artabgrenzung bei den problematischen Kurzhalsschildkröten (Chelidae: Emydura) des östlichen Australiens.
DOI: 10.1111/mec.14925 ➚
Emydura macquarii,
© Bruce C. Chessman
Das Verständnis der Evolutionsgeschichte von sich aufspaltenden Evolutionslinien und die Abgrenzung von signifikant unterschiedlicher Einheiten und Arten bleibt ein schwieriges Unterfangen in der Evolutionsbiologie. Die geringen Kosten des Sammelns von Genmaterial für die Einzelnukleotidpolymorphismus-Analyse (SNPs) beinhaltet ein großes Potential in Bezug zur Zeitskala und steht daher typischer Weise im Fokus der Artabgrenzung und Phylogeographie. Wir nutzten diese Marker für eine Fallstudie bei der Süßwasserschildkröte Emydura macquarii deren Systematik sich bislang einer Aufklärung entzog und wir beleuchten damit ein dynamisches System einer substanziellen allopatrischen Evolutionslinienaufspaltung auf unabhängigen Evolutionstrajektorien der aber in Bezug zur Speziation (Artenbildung) dadurch aufgehalten wird, dass es immer wieder zum episodischen Austausch von Allelen (Genmaterial) zwischen den sich trennenden Flussverläufen auf einer variierenden Zeitskala kommt. Innerhalb eines Kontexts von geringem episodischem Genfluss ergibt sich häufig eine retikulierte (vernetzte) Speziation anstatt eines klaren Bifurkationsprozess (Aufspaltungsprozess). Wir plädieren dafür, dass die Artabgrenzungsbeurteilung, das Abstammungsmuster und die Herkunft von sich auftrennenden, allopatrischen Linien zusammen mit den aktuellen und geschichtlichen Prozessen von Verbreitung und Genfluss die diese Aufspaltungsmuster verschleiern, mitberücksichtigen muss. Unter Einbezug eines klaren Fokus zur Linienbestimmung liefert dieser Untersuchungsansatz die Möglichkeit die Schwierigkeiten die sich bei diesen nicht ganz komplett getrennten Populationen, die zwar einen normalerweise nicht vorhandenen aber dennoch gelegentlich auftretenden Genfluss erleben, zu adressieren. Dabei handelt es sich sicherlich um eine häufiger vorkommende Situation. Taxonomische Entscheidungen erfordern im Fall von Allopatrie oft subjektive Einschätzungen. Unsere Strategie liefert zumindest ein zusätzliches Maß an Objektivität bevor es zur subjektiven Entscheidungsfindung kommt was zumindest das Risiko für eine taxonomische Inflation die durchaus als Begleiterscheinung solcher Evolutionslinienuntersuchungen und bei der Artabgrenzung auftreten kann minimiert.
Kommentar von H.-J. Bidmon
Mal wieder zum Jahreswechsel eine Arbeit die mir als Biologe, ich möchte mal sagen: „Aus dem Herzen spricht“, denn sie beschreibt an einem realen Beispiel wie Speziation und Artenbildung abläuft und dass auch dabei, ich möchte mal sagen, Introgressionsereignisse zwischen sich trennenden Arten eher zu einer vernetzten Verwandtschaft als zu einer klaren Abtrennung führt. Etwas was ich hier zwar in anderem Zusammenhang schon zum Jahreswechsel 2010/11 diskutiert habe, weil es eben dort zu großen Überschwemmungen in Australiens Norden kam (siehe Kommentar zu Boero, 2010). Ja und auch 2016 (Renner, 2016) stand dieses Thema wieder im Vordergrund und auch hier spielte der Verweis auf die subjektiven Einschätzungen bei taxonomischen Entscheidungen eine Rolle die in der obigen Arbeit angesprochen wird (siehe auch Bidmon, 2017). Wir sehen solche vernetzten oder retikulierten Verwandtschaftsbeziehungen bei zunehmend mehr Spezies aus allen Phyla und eben auch bei immer mehr Schildkrötenarten (siehe Kommentar zu Scott et al. 2018 und der dort angeführten Literatur). Das solche Introgressionen sehr häufig vorteilhaft sind wird auch zunehmend klarer wie das schon bei Hoffmann & Sgro (2011) beschrieben wird. Ja und nun hat die Fachtagung zum Thema Evolutionary Biology (Evolutionsbiologie) einen neuen Aspekt in den Vordergrund gerückt – Nämlich das Thema wie Plastizität (also adaptive Umweltanpassung) und Genetik (also Vererbung) miteinander in Zusammenhang stehen. Ein Thema, das zwar auch schon länger bekannt war und das ganz sicher auch epigenetische Komponenten mit einbezieht (siehe auch Kommentar zu Renner, 2016), das aber in letzter Konsequenz zur klassischen, wesentlich langsamer ablaufenden Artenbildung durch Mutation und Selektion beitragen kann und zwar nicht nur bei niederen Tieren sondern auch bei Wirbeltieren einschließlich der Reptilien (Pennisi, 2018). Dabei geht es nicht nur um Umweltanpassungen in Bezug zur Tarnfärbung, Temperatursensitivität oder Morphologie (z.B.: Wolak et al., 2010), nein hierbei treten sogar viel krassere Beispiele einer physiologischen Anpassung auf, wie zum Beispiel die Nahrungsumstellung von herbivor auf karnivor und umgekehrt. Letzteres ist zwar am besten für Amphibien dokumentiert und untersucht, aber wir sollten auch nicht vergessen, dass auch Schildkröten einen Ernährungswechsel zwischen Jugend- und Adultstadium zeigen (z. B. Chelonia mydas; Arthur et al., 2007) und auch hier könnten schon Populationen existieren die eben auch im Adultstadium eine karnivore Ernährung beibehalten (Arthur et al., 2007) und sich damit deutlich verhaltens- und ernährungsphysiologisch von typischer Weise herbivoren Populationen abgrenzen obwohl sie genetisch derselben Art angehören.
Sie sehen also auch für diesen Jahreswechsel sehen wir spannenden neuen Erkenntnissen entgegen, die den oftmals so starr verankerten Meinungen wiedersprechen und zum Nachdenken und Beobachten auffordern. Auf alle Fälle rufen sie zur Bildung einer eigenen möglichst objektiven Betrachtungsweise und Meinungsbildung auf die wir uns als mündige, an Natur interessierte Mitmenschen auch durchaus leisten sollten. Es mag zwar bequem sein mit der Mehrheit (Herde) mitzulaufen aber dann muss auch akzeptieren, dass man meist nur auf Hinterteile blickt anstatt auch mal dem Leittier in die Augen zu schauen und Kontra zu bieten.
Literatur
Arthur, K. E., J. M. O'Neil, C. J. Limpus, K. Abernathy & G. Marshall (2007): Using animal-borne imaging to assess green turtle (Chelonia mydas) foraging ecology in Moreton Bay, Australia. – Marine Technology Society Journal 41(4): 9-13 oder Abstract-Archiv.
Boero, F. (2010): The Study of Species in the Era of Biodiversity – A Tale of Stupidity. – Diversity 2(1): 115-126 oder Abstract-Archiv.
Hoffmann, A. A. & C. M. Sgro (2011): Climate change and evolutionary Adaptation. – Nature 470(7335): 479-485 oder Abstract-Archiv.
Pennisi, E. (2018): Buying time. In a fast-changing environment, evolution can be too slow. „Plasticity“ can give it a chance to catch up. – Science 362 (6418): 988-991.
Renner, S. S. (2016): A Return to Linnaeus's Focus on Diagnosis, Not Description: The Use of DNA Characters in the Formal Naming of Species. – Systematic Biology 65(6): 1085-1095 oder Abstract-Archiv.
Scott, P. A., T. C. Glenn & L. J. Rissler (2018): Resolving taxonomic turbulence and uncovering cryptic diversity in the musk turtles (Sternotherus) using robust demographic modeling. – Molecular Phylogenetics and Evolution 120: 1-15 oder Abstract-Archiv.
Wolak, M. E., G. W. Gilchrist, V. A. Ruzicka, D. M. Nally & R. M. Chambers (2010): A Contemporary, Sex-Limited Change in Body Size of an Estuarine Turtle in Response to Commercial Fishing. – Conservation Biology 24(5): 1268-1277 oder Abstract-Archiv.
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Emydura macquarii – Breitrand-Spitzkopfschildkröte