Forscher fanden heraus, dass Kaplöwen vor dem Aussterben genetisch vielfältig waren

Früher durchstreiften Kaplöwen die Graslandebenen der Cape Flats in Südafrika, die heute als Western Cape Providence bekannt sind. Als die Europäer Mitte des 16. Jahrhunderts in Südafrika ankamen, wurden Kaplöwen zusammen mit vielen anderen afrikanischen Fleisch- und Pflanzenfressern in der Landwirtschaft gejagt, um Vieh und Menschen zu schützen. Mitte des 19. Jahrhunderts, weniger als 200 Jahre nach der Ankunft Europas, waren die Kaplöwen durch die Jagd ausgerottet.

Europäische Naturforscher beschrieben, dass der Kaplöwe eine besonders schwarze Mähne habe und morphologisch unterschiedlich sei. Alternative Darstellungen und Beschreibungen von Kaplöwen indigener Völker berichten jedoch von einer gemischten oder hellen Mähnenfärbung. Um Licht in diese Diskrepanz zu bringen, wurde eine kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht Zeitschrift für Vererbunggeleitet von einem Forscherteam der University of Illinois Urbana-Champaign, verglich die genetische Vielfalt und Besonderheit von Kaplöwen mit modernen Löwen in 13 afrikanischen Ländern.

Zum Team gehören Forscher des Carl R. Woese Institute for Genomic Biology, darunter die Postdoktorandin und Erstautorin Alida de Flamingh, der Professor für Anthropologie Ripan Malhi (CIS-Co-Leiter/GSP/GNDP/IGOH) und der Professor für Tierwissenschaften Alfred Roca (EIRH/GNDP) und außerordentlicher Professor für Integrative Biologie Julian Catchen (CIS/GNDP), zusammen mit Biologen der Roosevelt University und des Field Museum.

„Interessant ist, dass der wissenschaftliche Name des Kaplöwen, Panthera leo melanochaitus, wörtlich „schwarze Mähne“ bedeutet, diese Beschreibung jedoch auf einem einzigen Exemplar basierte“, sagte Julian Kerbis Peterhans, emeritierter Professor an der Roosevelt University. „Historisch gesehen gibt es viele Beispiele für große und attraktive Lebewesen wie Löwen, bei denen jeder behaupten möchte, er hätte ein neues Lebewesen entdeckt, ohne Rücksicht auf Unterschiede in der Population oder darauf, ob diese Art überhaupt einzigartig ist.“

Frühere Untersuchungen konzentrierten sich auf begrenzte Abschnitte des Genoms des Kaplöwen und lieferten den ersten Hinweis darauf, dass diese Löwen möglicherweise nicht so unterschiedlich sind, wie zunächst angenommen. Diese Studie stellt jedoch die erste umfassende Untersuchung des gesamten Genoms des Kaplöwen im Vergleich zu heutigen Löwenpopulationen in ganz Afrika dar.

Das Team sammelte Proben von zwei Kaplöwenschädeln, die derzeit im Field Museum aufbewahrt werden. Diese Schädel wurden zunächst am South African Institute in Kapstadt (1828–1838) als integraler Bestandteil von Tierpräparaten ausgestellt. Die gut dokumentierte Geschichte der Schädel ermöglichte es den Forschern, die Vielfalt der Kaplöwen innerhalb eines bestimmten Zeitraums zu kontextualisieren.

„Im Gegensatz zu den meisten anderen Exemplaren von Kaplöwen auf der ganzen Welt hatten diese Exemplare eine nachvollziehbare Geschichte und einen geografischen Sammelort, sodass sie über einen Stammbaum verfügten“, sagte Thomas Gnoske, ein Biologe des Field Museum. „Daher war es eine große Chance und Herausforderung zu sehen, was uns die Anwendung der neuesten genomischen Methoden über diese Proben verraten könnte.“

Die aus den Schädeln gesammelten Genomdaten wurden mit 118 vorhandenen Mitogenomen und Kerngenomen von 53 anderen Löwen in ganz Afrika verglichen. Mithilfe ergänzender Genomanalysen stellten sie fest, dass das Genom der Kaplöwen vielfältig war und genomische Verbindungen zu anderen Löwen aus dem südlichen und östlichen Teil Afrikas aufwiesen. Während die Forscher die Einschränkung anerkennen, dass nur zwei Proben von Kaplöwen vorliegen, betonten sie, dass die Ergebnisse darauf hindeuten, dass die genetischen Merkmale der Kaplöwen in historischen und einigen zeitgenössischen Löwenpopulationen in diesen Regionen Afrikas immer noch vorhanden sind.

„Eines der überraschendsten Dinge war, dass wir in der Kaplöwenpopulation eine so große genetische Vielfalt fanden“, sagte de Flamingh. „Beide Schädel stammten aus demselben kleinen Gebiet, hatten jedoch recht unterschiedliche mitochondriale DNA-Abstammungslinien und Kerngenome. Dies zeigt uns, dass am Kap vor ihrer Ausrottung genetisch sehr unterschiedliche Löwen lebten.“

Die Forscher fanden außerdem heraus, dass die Genome der Kaplöwen eine hohe Heterozygotie aufwiesen und Merkmale fehlten, die üblicherweise mit kleinen Populationen und Inzucht in Verbindung gebracht werden – Merkmale, die häufig bei gefährdeten Arten beobachtet werden, die mit einem Populationsrückgang konfrontiert sind. Dieses unerwartete Fehlen solcher Merkmale im Genom des Kaplöwen ist besonders bemerkenswert, wenn man bedenkt, wie kurz die Sammlung der Schädel vor dem Aussterben der Art stand.

„Heutige Arten, die vom Aussterben bedroht und stark vom Aussterben bedroht sind, wie das Nashorn oder das Schwarzfußfrettchen, haben oft sehr kleine effektive Populationsgrößen, was zu Inzucht und mangelnder Heterozygotie führt“, erklärte de Flamingh. „Die Kaplöwen hatten keine dieser genomischen Signaturen. Das bedeutet, dass die Kaplöwen so schnell gejagt wurden, dass ihre Genome keine Zeit hatten, die Signaturen einer langfristig kleinen Populationsgröße anzusammeln.“

Der im Genom des Kaplöwen beobachtete Reichtum deutet darauf hin, dass diese Löwen wahrscheinlich erhebliche phänotypische Variationen aufwiesen, einschließlich unterschiedlicher Mähnenfärbung. Dies stimmt eher mit alternativen Beschreibungen und indigenen Perspektiven der Arten überein, was den Forschern zufolge die Bedeutung der Einbeziehung verschiedener Wissenssysteme für die Verbesserung unseres Verständnisses der Geschichte der Arten unterstreicht.

„Für mich hat die große Erkenntnis aus dieser Studie nicht speziell mit Kaplöwen zu tun“, sagte Malhi. „Die Informationen, die wir aus den Genomdaten und der Analyse gewonnen haben, passten nicht zu dem, was auf der Grundlage kolonialer Beschreibungen über Kaplöwen gedacht wurde. Diese Studie ist ein gutes Beispiel dafür, dass die Identifizierung von Typusexemplaren mithilfe von Informationen von Menschen, die ursprünglich nicht aus diesem Gebiet stammen, zu Problemen führen kann.“ die Diversität einer Bevölkerung, die für das Verständnis der Evolution wichtig ist, wird ignoriert.“

Das Team geht davon aus, dass diese Entdeckung Erkenntnisse für die Gestaltung künftiger Schutzstrategien insbesondere für heutige Löwenarten in Afrika liefert. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung von länderübergreifenden Parks und einer erhöhten genetischen Konnektivität zwischen Populationen in ganz Afrika, um die genetische Vielfalt und den genetischen Fluss aufrechtzuerhalten.

„Die Zusammenarbeit mit Museen wie dem Field Museum ist eine spannende Gelegenheit, antike DNA-Analysen anzuwenden, um die Mensch-Tier-Interaktionen besser zu verstehen“, sagte de Flamingh. „Ich denke, es ist ein Bereich, der immer mehr erforscht wird, da unsere Gentechnologie weiter voranschreitet.“