Erbgut entschlüsselt Das rettende Erbe des Tasmanischen Teufels

Es könnte die Rettung für den vom Aussterben bedrohten Tasmanischen Teufel sein: Forscher haben das Erbgut des Beuteltiers entschlüsselt und darin einen Hinweis gefunden, warum die Tiere von einem mysteriösen Krebsleiden dahingerafft werden. Jetzt soll ein Zuchtprogramm die Tierart bewahren.

REUTERS

Von Nicole Hulka


Als der todkranke Cedric vor etwa einem Jahr eingeschläfert werden musste, brach für die Forscher eine Welt zusammen: Der Tasmanische Teufel war einer der letzten seiner Art. Durch einen unaufhaltsamen Krebs ist die Spezies vom Aussterben bedroht.

Cedric schien immun gegen die ansteckende Seuche zu seien. Die Wissenschaftler hofften deshalb, mit seiner Hilfe eine Waffe gegen den tödlichen Gesichtskrebs zu finden. Der sogenannte DFTD-Krebs (Devil Facial Tumor Disease) breitet sich seit 1996 unter den Beutelräubern aus Tasmanien aus und lässt die Tiere in Folge schlimmer Tumore verenden. In einigen Gebieten Tasamaniens hat er bis heute etwa 90 Prozent der Population dahingerafft. Forscher halten es für wahrscheinlich, dass die Spezies deshalb in weniger als fünf Jahren ausgestorben sein könnte.

Jetzt haben Wissenschaftler der Penn State University das Erbgut des verstorbenen Cedric analysiert und den entscheidenden Hinweis entdeckt: Stephan Schuster und seine Kollegen fanden heraus, dass die genetische Vielfalt innerhalb der Art sehr gering ist und sich die noch lebenden Tasmanischen Teufel genetisch kaum voneinander unterscheiden.

Wie die Forscher im Fachblatt "Proceedings of the National Academy of Sciences" schreiben, könnte das eine Ursache dafür sein, dass sich der tödliche Krebs so schnell unter den Teufeln ausbreiten konnte. Denn nur Tiere mit einer hohen genetischen Vielfalt haben auch hohe Überlebenschancen. Der Grund: Je höher die genetische Vielfalt, desto größer ist auch die Vielfalt der möglichen Immunreaktionen. Nachkommen von Eltern mit einer größeren Vielfalt in ihren Immunabwehr-Genen haben einen bessern Schutz gegen eine größere Vielfalt an Krankheiten.

Wer hat die besten Gene?

Der Plan der Biologen ist nun, zunächst beispielsweise in Zoos eine bestimmte Population von Tasmanischen Teufeln heranzuziehen, damit sich die ohnehin schon geringe Vielfalt der Tiere nicht noch weiter reduziert. Die Tiere sollen dann so lange behütet werden, bis der tödliche Krebs sich in der Wildnis ausgetobt hat - also keine Bedrohung mehr darstellt. Dann sollen sie in ihren ursprünglichen natürlichen Lebensraum zurück und sich allein fortpflanzen.

Um den bestehenden Genpool der Teufel erhalten zu können und Tiere mit einem fitten Immunsystem heranziehen zu können, ist jedoch eine dementsprechende perfekte Startpopulation notwendig. Doch wie soll man unter der enorm geringen Zahl an noch lebenden Teufeln und der kleinen genetischen Vielfalt die richtigen Kandidaten dafür finden? Und welche Eigenschaften müssen die Kandidaten aufweisen, damit sie den Artbestand wieder erhöhen können?

Um robuste Tiere zu züchten, die zukünftig auch anderen noch unbekannten Krankheiten und Erregern trotzen, haben die Forscher nicht nur gesunde Teufel untersucht, die resistent gegen den DFTD-Krebs sind. "Das würde dem Ziel, eine möglichst hohe genetische Vielfalt zu erhalten, widersprechen", sagt Schuster. "Man würde so nur eine kleine Auswahl aus dem Genpool selektieren." Neben vielen Tieren und unterschiedlichen Erbanlagen ist auch das geografische Verbreitungsgebiet ein wichtiger Faktor für die genetische Vielfalt.

Die Forscher fanden zwei nach diesen Merkmalen geeignete Teufel aus dem äußersten Nordwesten und Südosten Tasmaniens: einen, der wohl resistent gegen den DFTD-Krebs war, und einen, der daran erkrankt ist: Sie untersuchten die DNA vom verstorbenen Cedric und von Spirit, einer noch lebenden Teufelin, die sich mit dem Krebs in freier Wildbahn infiziert hat. Die Biologen analysierten ebenso die DNA eines Tumors, der in Spirit wucherte. Die Tiere unterschieden sich genetisch kaum voneinander.

Schätze in Museen

Um das Erbgut von Cedric und Spirit evolutionsbiologisch zurückverfolgen und mit dem von früher lebenden Artgenossen vergleichen zu können, analysierten die Forscher auch Haarproben von weiteren 175 Tasmanischen Teufeln, die seit mehreren Jahrzehnten in Museen in Washington und London aufbewahrt werden.

"Museen sind wahre Schatztruhen mit Mustertieren, von denen wir DNA aus den Haarschäften bekommen können", erklärt Schuster. Ebenso würde man die Ausstellungsstücke nicht zerstören und unansehnlich machen, wenn man ein paar Haare entfernt, so der Biologe.

Schuster und seine Kollegen fanden bei diesen Analysen einen entscheidenden Hinweis: Nicht nur dass sich die heute lebenden Teufel genetisch kaum von einander unterscheiden - bereits vor rund hundert Jahren war die genetische Vielfalt der Tiere sehr gering. "Das bedeutet, dass der DFTD-Krebs nicht Ursache an der heutigen mangelnden genetischen Vielfalt ist, seit die Seuche vor 15 Jahren auftauchte", sagt Schuster. Cedrics und Spirits Genpool ist also der gleiche, wie der seiner Artgenossen innerhalb der letzten hundert Jahre. Mit Hilfe des sequenzierten Genoms wollen die Forscher nun herausfinden, warum Tiere wie Cedric immun gegen den Krebs sind und andere Tiere nicht.

Hilfe zur Selbsthilfe

Zudem glauben die Biologen, dass ihre Erkenntnisse dazu beitragen, auch das drohende Aussterben von anderen Tierarten bewältigen zu können. Die Analyse von Museumstieren könnten eine entscheidende Rolle in der Genforschung spielen. "Um für die Zukunft zu planen, muss man die Vergangenheit verstehen", sagt Schuster. Das Genmaterial von vielen Jahren alten Museumstieren könnte zukünftig helfen, die genetische Gesundheit von bedrohten Tierarten wiederherzustellen, so der Biologe.

Ein weiteres erfolgreiches Ergebnis der Studie: Schuster und seinen Kollegen ist es erstmals gelungen, mit einer neuen Gensequenzierungs-Technologie schnell und effektiv extralange genetische DNA-Abschnitte, "long reads", zu sequenzieren. Die "long reads" erlauben es Wissenschaftlern, umfassende Aussagen über die genetischen Veranlagungen, beispielsweise auch Krankheiten, einer einzelnen Spezies zu treffen.

Bei der DNA-Sequenzierung wird die Reihenfolge der Nukleotide eines DNA-Moleküls bestimmt, also die Abfolge der Grundbausteine beziehungsweise Baasenpaare des DNA-Stranges. Während bei kurzen DNA-Abschnitten nur bis tausend Baasenpaare abgelesen werden können, sind es bei langen Abschnitten mehrere Millionen. Mit diesen extralangen DNA-Abschnitten konnten Schuster und seine Kollegen das gesamte Erbgut des Tasmanischen Teufels, 3,2 Milliarden Baasenpaare, von Grund auf bestimmen.



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