Forscher sagen, dass Kaplöwen vor ihrem Aussterben genetisch vielfältig waren

Kaplöwen durchstreiften die grasbewachsenen Ebenen 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 im Rahmen einer landwirtschaftlichen Praxis zum Schutz von Vieh und Menschen gejagt. Mitte des 19. Jahrhunderts, weniger als 200 Jahre nach der Ankunft der Europäer, waren die Kaplöwen durch die Jagd ausgerottet.

Europäische Naturforscher beschrieben, dass der Kaplöwe eine besonders schwarze Mähne habe und morphologisch unterschiedlich sei. Andere Darstellungen und Beschreibungen von Kaplöwen von Ureinwohnern berichten jedoch von einer gemischten oder hellen Mähnenfärbung. Um Licht auf diese Lücke zu werfen, wurde eine kürzlich in der veröffentlichten Studie veröffentlicht Zeitschrift für Vererbungunter der Leitung eines Forscherteams der University of Illinois in 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/GSP/GNDP/IGOH-Co-Leiter) und der Professor für Tierwissenschaften Alfred Roca. (EIRH/GNDP) und außerordentlicher Professor für Integrative Biologie Julian Catchen (CIS/GNDP) sowie 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 Universität Roosevelt. „In der Vergangenheit gibt es viele Beispiele für große, attraktive Lebewesen wie Löwen, bei denen jeder behaupten möchte, ein neues Lebewesen entdeckt zu haben, ohne Rücksicht auf Populationsunterschiede oder gar die Frage, ob diese Art einzigartig ist.“

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

Das Team sammelte Proben von zwei Kaplöwenschädeln, die derzeit im Field Museum aufbewahrt werden. Diese Schädel wurden ursprünglich im 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 Zeitrahmens zu kontextualisieren.

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

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

„Eines der überraschendsten Dinge war, dass wir eine solche genetische Vielfalt in der Kaplöwenpopulation fanden“, sagte de Flamingh. „Die beiden Schädel stammten aus demselben kleinen Gebiet, hatten aber sehr unterschiedliche mitochondriale DNA-Abstammungslinien und Kerngenome. Dies zeigt uns, dass in Kapstadt genetisch sehr unterschiedliche Löwen lebten, bevor sie ausstarben.“

Die Forscher fanden außerdem heraus, dass die Genome von Kaplöwen eine hohe Heterozygotie aufwiesen und Merkmale fehlten, die typischerweise mit kleinen Populationen und Inzucht in Verbindung gebracht werden – Merkmale, die häufig bei gefährdeten Arten zu finden sind, die mit einem Populationsrückgang konfrontiert sind. Dieses unerwartete Fehlen solcher Merkmale im Genom des Kaplöwen ist besonders bemerkenswert, wenn man bedenkt, dass die Schädelsammlung kurz 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 Populationen, was zu Inzucht und mangelnder Heterozygotie führt“, erklärte de Flamingh. „Kaplöwen hatten keine dieser genomischen Signaturen. Das bedeutet, dass Kaplöwen so schnell gejagt wurden, dass ihre Genome keine Zeit hatten, die Signaturen einer kleinen Population langfristig anzusammeln.“

Der im Genom des Kaplöwen beobachtete Reichtum deutet darauf hin, dass diese Löwen wahrscheinlich erhebliche phänotypische Variationen aufwiesen, einschließlich unterschiedlicher Mähnenfärbung. Dies steht eher im Einklang mit alternativen Beschreibungen und einheimischen Perspektiven der Art, die laut Forschern die Bedeutung der Einbeziehung verschiedener Wissenssysteme zur Verbesserung unseres Verständnisses der Artengeschichte hervorheben.

„Für mich geht es bei der großen Erkenntnis aus dieser Studie nicht speziell um Kaplöwen“, sagte Malhi. „Die Informationen, die wir aus den Genomdaten und der Analyse erhielten, stimmten nicht mit dem überein, 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 nicht in dieser Region heimisch sind, möglich ist.“ Dies führt dazu, dass die Vielfalt einer Population, die für das Verständnis der Evolution wichtig ist, ignoriert wird.

Das Team geht davon aus, dass diese Entdeckung Informationen zur Gestaltung künftiger Schutzstrategien liefert, insbesondere für heutige Löwenarten in Afrika. Die Ergebnisse unterstreichen die Bedeutung transnationaler Parks und einer erhöhten genetischen Konnektivität zwischen Populationen in ganz Afrika, um Vielfalt und Genfluss aufrechtzuerhalten.

„Die Zusammenarbeit mit Museen wie dem Field Museum bietet eine spannende Gelegenheit, antike DNA-Analysen anzuwenden, um die Mensch-Tier-Interaktionen besser zu verstehen“, sagte de Flamingh. „Ich denke, dass dies ein Bereich ist, der mit der Weiterentwicklung unserer Gentechnologie immer mehr untersucht wird.“