Auswirkungen der Inzucht bei skandinavischen Wölfen

In ihrer neuen Studie zeigen die Wissenschaftler, dass nach fünf Generationen der Inzucht zwischen 10 und 25 Prozent der ursprünglichen genetischen Variation eliminiert wurden.

Die Tatsache, dass Inzucht schädlich ist und direkt zum Aussterben bedrohter Arten führen kann, ist allgemein bekannt. Es wurde jedoch noch nie genau untersucht, wie viel genetische Variation durch die Paarung eng verwandter Individuen verloren geht und wie dies geschieht.

Die skandinavische Wolfspopulation wurde von drei einzelnen Wölfen gegründet, die Anfang der 1980er Jahre aus Finnland einwanderten. Genetiker des Zentrums für Evolutionsbiologie der Universität haben nun die Entwicklung der Population verfolgt und konnten so die genomischen Auswirkungen der Inzucht über mehrere Generationen hinweg feststellen.

Wie wir Menschen haben alle Wölfe zwei leicht unterschiedliche Versionen oder "Kopien" jedes einzelnen Chromosoms in ihrer DNA.

Die drei Gründer der Wolfspopulation trugen also insgesamt sechs von jedem Chromosom bei. Die geringen Unterschiede zwischen diesen Versionen bildeten die genetische Grundvariation in der Population.

"Wir bestimmten die DNA-Sequenz für jedes der sechs 'Startchromosomen' und für alle Chromosomen von etwa hundert Wölfen, die seit den 1980er Jahren bis heute geboren wurden. Anschließend konnten wir verfolgen, inwieweit die Ausgangschromosomen von einer Generation zur nächsten "überlebten". Was passierte, war, dass Teile von ihnen nach und nach aus der Population verschwanden, so dass die Variation verloren ging", sagt Hans Ellegren, Professor für Evolutionsbiologie an der Universität Uppsala.

Die Studie ist insofern einzigartig, als es den Forschern gelungen ist, die Vererbung der so genannten Haplotypen zu verfolgen. Ein Haplotyp ist die lineare Kombination von genetischen Varianten entlang eines Chromosoms.

Die derzeitige Technologie kann die beiden Haplotypen nicht unterscheiden, wenn man die DNA-Sequenz einer biologischen Probe bestimmt. Was die Forscher nun taten, könnte man als ein Puzzle betrachten. Indem sie die Vererbung der Chromosomen verfolgten, konnten sie auf die Zusammensetzung der Haplotypen schließen.

Wenn die genetische Variation in einer Population verloren geht, verschlechtert sich die Fähigkeit der Individuen, sich Veränderungen und Herausforderungen zu stellen. Einige der eliminierten Varianten könnten für die weitere Anpassungsfähigkeit der Wölfe wichtig gewesen sein. Andere könnten eine wichtige Rolle als Schutz vor genetischer Veranlagung für Krankheiten gespielt haben.

In einer Population, die von so wenigen Individuen gegründet wurde, kann eine genetische Variante leicht ganz verschwinden. Ohne einen Zustrom von Individuen kann sie dann nicht wieder entstehen.

"Wir haben festgestellt, dass nach fünf Generationen Inzucht 10 bis 25 % der genetischen Variation, die die drei Gründer mitbrachten, verloren gegangen waren. Insgesamt verschwanden nicht weniger als 160.000 genetische Varianten - eine erstaunlich große Zahl", sagt Ellegren.

Ein zusätzliches Problem für die skandinavische Wolfspopulation besteht darin, dass die drei Gründer auch nicht völlig unverwandt miteinander waren. Zusammen hatten sie, wie bereits erwähnt, sechs Chromosomenkopien" beigesteuert, die aber in der Praxis im Durchschnitt nur etwa vier verschiedene Versionen darstellten, da die Tiere bereits miteinander verwandt waren.

Die Ergebnisse der Studie haben eine allgemeine Bedeutung für die Auswirkungen der Inzucht bei Tierarten.

"Eine wichtige Schlussfolgerung ist, dass Inzuchtpopulationen eine Zufuhr von neuem genetischen Material benötigen, vorzugsweise mit einer Herkunft, die sich von der der Population selbst möglichst unterscheidet. Um das Ausmaß des Verlusts an genetischer Variation zu beurteilen, muss man sich auch bewusst sein, wie viel Variation eigentlich von Anfang an vorhanden war", sagt Ellegren.

Einige wenige zugewanderte Wölfe haben in den letzten Jahren neue genetische Varianten in die Population eingebracht. Dennoch ist das Ausmaß der Inzucht so groß, dass auch diese Varianten Gefahr laufen, verloren zu gehen.

Die Studie wurde in Zusammenarbeit mit Forschern der Grimsö Wildlife Research Station und aus Norwegen durchgeführt.

Publikation

Viluma et al. (2022) Whole-genome resequencing of temporally stratified samples reveal substantial loss of haplotype diversity in the highly inbred Scandinavian wolf population , Genome Research , DOI: 10.1101/gr.276070.121