Das Quagga - eine mögliche Rückzüchtung und die genetischen Grundlagen

Do, 01.02.2018 - 04:51 — Ricki Lewis

Ricki LewisIcon BiologieRücksichtsloses Jagen hat vor 135 Jahren zur Ausrottung des Quaggas geführt, von diesen Tieren existieren nur mehr Beschreibungen und einige ausgestopfte Museumsexemplare. Neue genetische Analysen derartiger Proben zeigen, dass das Quagga keine eigene Art, sondern eine Untergruppe des Steppenzebras war und, dass Gene des Quaggas im Genpool der jetzt lebenden Zebras noch vorhanden sein könnten. Ein Herauszüchten Quagga-ähnlicher Tiere aus heute lebenden Zebras erscheint damit nicht unmöglich. Dies ist das Ziel eines seit rund 30 Jahren in Südafrika laufenden, faszinierenden Versuchs: des Quagga-Projekts. Die Genetikerin Ricki Lewis fasst die neuesten Ergebnisse zusammen.*

Wie der Vogel Dodo, das Heidehuhn oder das Wollhaarmammut verschwand auch das Quagga erst vor kurzer Zeit - seine DNA ist in Museumsexemplaren noch vorhanden und moderne Verwandte lassen sich züchten, aus denen Tiere mit alten Merkmalen selektiert werden können.

Benannt und beschrieben im Jahr 1788, sieht das Quagga gerade so aus als ob jemand die typischen Streifen am Hinterende und an den Hinterbeinen eines Zebras ausradiert hätte. Abbildung 1.

Abbildung 1. Das Quagga in der Darstellung von Samuel Daniell (aus der Serie: African Scenery and animals, 1804; Smithsonian Institution Libraries; gemeinfrei)

Charles Darwin hat das Quagga für eine eigene Spezies gehalten. Heute aber wird das Equus quagga quagga aber als eine ausgestorbene Unterart des Steppenzebras angesehen. Die fünf existierenden Unterarten durchstreifen den Süden und Osten Afrikas, während die anderen Zebra-Arten - Grevy- und Bergzebra -einen engeren Lebensraum haben.

2014 wurden die sequenzierten Genome von 6 lebenden Arten von Zebras und Eseln veröffentlicht; diese zeigten nicht nur hohe genetische Vielfalt, sondern auch, dass Mitglieder der Pferde-Familie mit unterschiedlicher Chromosomenzahl fähig waren Nachkommen zu produzieren. Die heutigen Equidae - also Pferde, Esel und Zebras - leiten sich von einem gemeinsamen Vorfahren ab, der vor 4 - 4,5 Millionen Jahren in der Neuen Welt lebte und haben sich dann vor 2,1 bis 3,4 in der alten Welt ausgebreitet.

Vor wenigen Tagen haben Forscher der Universität Kopenhagen die Genom-weite Analyse von bis zu 168 000 Polymorphismen (Variationen einzelner Basenpaare -SNPs) in den DNAs von 59 Steppenzebras, 6 anderen Zebras und einem Quagga (Material von einem Museumsexemplar) veröffentlicht [1]. Aus den DNA-Daten geht hervor, dass das Quagga ein Steppenzebra ist und, dass die Steppenzebras in neun genetisch definierte Gruppen - evolutionäre Einheiten - eingeteilt werden können. Diese Einteilung hat allerdings nichts mit der Klassifizierung zu tun, die auf Grund unterschiedlicher Merkmale - Muster der Streifen, Körpergröße und Kopfform - zur Unterscheidung der Unterarten angewandt worden war.

Das Quagga Projekt

Das letzte Quagga war ein weibliches Tier und starb 1883 im Amsterdamer Zoo. Charles Darwin könnte ein lebendes Quagga im Londoner Zoo noch gesehen haben - das letzte dieser Tiere verendete dort 1870. Im Freiland waren Quaggas bis zur Ausrottung gejagt worden, um Grünflächen für Ziegen und Schafe zu erhalten.

Das Quagga Projekt wurde von dem Präparator Reinhold Rau initiiert, einem deutschen Experten für Naturgeschichte, der an Hand der insgesamt existierenden 23 Museumsexemplare das Quagga auf's Genaueste beschrieben hatte. Um dem Quagga gleichende Tiere hervorzubringen, startete 1987 eine kontrollierte Züchtung, ausgehend von Steppenzebras aus der West-Kap Region in Südafrika, die nach zwei Kriterien - fehlenden Streifen an Hinterbeinen und Hinterende und dunklerer Grundfarbe - selektiert wurden. Die Züchtungen erfolgen seitdem an frei-laufenden Herden auf bis zu 4Êf;000 Hektar großen Flächen. Jede neue Generation entstammt dabei den am wenigsten gestreiften Tieren der vorhergehenden Generation. (Das Streifenmuster wird dabei stabiler vererbt als die dunklere Grundfarbe.) Abbildung 2. Manchmal gibt es dabei auch eine Rückentwicklung - ein sorgfältig selektiertes Tier, das wieder Streifen an den Hinterbeinen aufweist.

Abbildung 2. Quagga-ähnliche Steppenzebras ("Rau-Quaggas"). Das im Vorjahr geborene Fohlen FD 17 hat bereits die Streifen an den Hinterbeinen verloren, die seine Mutter noch trägt.

Bis jetzt hat das Projekt etwa ein Dutzend nach dem Initiator benannte "Rau Quaggas" hervorgebracht. Es sind dies Tiere, die dem Quagga im Aussehen sehr ähneln. Ein Quagga ließe sich auch klonen - dazu bedarf es aber lebender Zellen.

Eine Pionier-Spezies

Die neuen genomweiten DNA-Analysen[1] stützen - wie Rasmus Heller, einer der Koautoren der Studie erläutert - die Schlussfolgerung aus dem Quagga-Projekt, "dass nämlich das Streifenmuster nicht von einmaligen Mutationen im Quagga herrührt, sondern von ständiger genetischer Variation in den Steppenzebras. In anderen Worten: es bedarf keiner neuen Mutation, um zumindest eine ganz deutlich sichtbare Veränderung im Phänotyp des Quagga zu erklären."

Was bedeutete der Verlust der Streifen für die Quaggas? Es ist verlockend darüber zu spekulieren, aber unmöglich eine Aussage aus dem bis jetzt einzigen analysierten Exemplar zu treffen. "Wir wissen nicht, ob und welche spezifische Adaptionen das Quagga zusätzlich zum fehlenden Streifenmuster aufwies. Dazu brauchen wir wahrscheinlich populationsweite Analysen von Quaggas auf der Ebene ihrer Genome", sagt Heller.

Weitere Daten von den Quaggas-Präparaten sind zu erwarten.

Zurück zu den genetisch definierten, neun Untergruppen des Steppenzebras, deren Entstehung ungewöhnliche Aspekte aufzeigt: es gibt weder graduelle Änderungen in der Häufigkeit von Genvarianten (sogenannte Klinen), noch einen Anhaltspunkt dafür, dass einige wenige Individuen genetisch unterschiedliche Populationen hervorgebracht hätten (sogenannte Gründer-Effekte). Stattdessen könnte die Entstehung der Untergruppen eine Folge davon sein, dass Steppenzebras eine Rolle als Pioniere spielen: die Tiere durchstreifen ganz Afrika, weil sie hinsichtlich ihres Futters nicht zu wählerisch sind und zu den ersten gehören, die desolate/kaputte Graslandschaften besiedeln. Zebras sind robuste, anpassungsfähige Tiere. Die genetischen Untergruppen könnten so auf die Folgen von Klimaveränderungen vergangener Epochen hinweisen, in denen kleine Populationen vorübergehend isoliert wurden und später wieder zusammenkamen; in dem wiederhergestellten Genfluss waren dann die Variationen der Populationen enthalten.

Die genetisch definierten Untergruppen haben nicht viel mit der Phänotyp-definierten, klassischen Einteilung der Steppenzbras zu tun. Beispielsweise enthalten Populationen des kleinwüchsigen Grant's Zebra (Abbildung 3) Individuen aus 2, 3 oder 4 genetisch definierten Gruppen.

Abbildung 3. Grant's Zebras sind kleiner als die anderen Untergruppen der Zebras.

Über den Ursprung der Steppenzebras

Laut den neuen genetischen Analysen stammen die Zebras aus dem Gebiet des Sambesi-Becken - Okavango-Delta in Sambia und Botswana. Sie könnten dort gemeinsam mit Antilopen, Impalas und Gnus einen Ort geteilt haben, der sie vor Umweltveränderungen schützte.

Die Forscher verfolgten die Populationen der Steppenzebras etwa 800 000 bis 900 000 Jahre zurück und kamen zu dem Schluss, dass die Quaggas - gemeinsam mit anderen südlichen Zebrapopulationen - sich vor rund 340 000 Jahren abspalteten. Wann immer dies geschah - die Quaggas kamen wahrscheinlich aus Namibia (dies meint zumindest C-E.T.Pedersen, der Erstautor der Studie). Sie mischten sich mit anderen Steppenzebras im Einzugsgebiet des Orange River, das sich von Südafrika nach Namibia und Botswana im Norden erstreckt. Abbildung 4.

Abbildung 4. Gebiete, in denen Steppenzebras leben.

Die heutigen Steppenzebras erscheinen als eine sanfte Gemeinschaft. Ihre Genome sind variabel; jedoch sind viele Mutationen neutral , d.i. ohne Einfluss auf die natürliche Selektion. Vielleicht bedeutet das auch, dass die Zebras eine bedrohlichen Umwelt verlassen und neue Weideländer gesucht haben, anstatt dort zu verharren und zu warten bis die natürliche Selektion nur diejenigen überließ, die zufällig überlebensfähige Eigenschaften hatten.
Das würde durchaus Sinn machen!


[1] C-E T.Pedersen et al., A southern African origin and cryptic structure in the highly mobile plains zebra. Nature Ecology & Evolution (2018) doi:10.1038/s41559-017-0453-7
*Der Artikel ist erstmals am 25. Jänner 2018 in PLOS Blogs - DNA Science Blog unter dem Titel " A Closer Genetic Look at the Quagga, an Extinct Zebra" erschienen (http://blogs.plos.org/dnascience/2018/01/25/a-closer-genetic-look-at-the... ) und steht unter einer cc-by Lizenz . Die Autorin hat sich freundlicherweise mit der Übersetzung ihrer Artikel durch ScienceBlog.at einverstanden erklärt, welche so genau wie möglich der englischen Fassung folgt. Abbildungen 2 - 4 hat die Autorin aus dem Quagga-Projekt bezogen.

Weiterführende Links

Das Quagga Projekt: https://quaggaproject.org/

Quagga - Most Beautiful Zebra Ever - Facts & Photos (1.2018), Video (englische Untertitel) 6:11 min. https://www.youtube.com/watch?v=N-IliWQXpSo. Standard-YouTube-Lizenz

Animals That Have Gone Extinct| Amazing Extinct Animal. Video (05.2017; Englisch), 12:07 min. https://www.youtube.com/watch?v=lSi4ctJBWXU. Standard-YouTube-Lizenz