Die Kartierung der Verteilung des Lebens auf der Erde, von den Genen über die Arten bis hin zu den Ökosystemen, ist für die Information der Naturschutzpolitik und den Schutz der biologischen Vielfalt von wesentlicher Bedeutung. Forscher der Universität Kopenhagen und der Universität Adelaide haben auf der Grundlage langjähriger evolutionärer und ökologischer Theorien Modelle entwickelt, um die genetische Vielfalt, eine grundlegende, aber bisher verborgene Dimension der biologischen Vielfalt, global zu erklären und zu kartieren.
Die Maximierung des Schutzes des Lebens auf der Erde erfordert die Kenntnis der globalen Muster der Biodiversität in mehreren Dimensionen, von der genetischen Vielfalt innerhalb der Arten bis hin zur Arten- und Ökosystemvielfalt. Doch der Mangel an genetischen Sequenzen mit geographischen Informationen auf globaler Ebene hat uns bisher daran gehindert, die genetische Vielfalt, eine wichtige, aber schwer zu erkennende Dimension der biologischen Vielfalt, zu erfassen.
In einer neuen Studie haben Forscher der Universitäten von Kopenhagen und Adelaide eine riesige Menge genetischer Daten für terrestrische Säugetiere gesammelt und georeferenziert sowie langjährige Theorien ausgewertet, die die globale Verteilung der genetischen Vielfalt erklären könnten. Sie fanden heraus, dass Regionen der Welt, die reich an tiefer Evolutionsgeschichte sind, wie beispielsweise die nördlichen Anden, das östliche Bogengebirge, Amazonien, der brasilianische Atlantikwald, die Dschungel Mittelamerikas, das Afrika südlich der Sahara und Südostasien, ebenfalls Hochburgen der genetischen Vielfalt sind. Sie zeigen auch, dass das relativ stabile Klima in diesen Regionen während der letzten 21.000 Jahre wesentlich zu diesem intraspezifischen Reichtum beigetragen hat.
“Die genetische Vielfalt innerhalb der Arten ist eine entscheidende Komponente der Biodiversität und spielt gleichzeitig zwei wichtige Rollen. Sie spiegelt die Evolutionsgeschichte der Arten wider und definiert ihre Fähigkeit, sich an künftige Umweltveränderungen anzupassen. Doch trotz der Vorhersagen der wichtigsten Biodiversitäts-Theorien blieb die tatsächliche globale Verteilung der genetischen Vielfalt bisher ein Rätsel. Jüngste kollektive Bemühungen, öffentliche Datenbanken mit genetischen Sequenzen und ihren Lokalitäten zu füllen, ermöglichten es uns, diese Theorien zu bewerten und die ersten globalen Karten der genetischen Vielfalt in terrestrischen Säugetier-Assemblagen zu erstellen”, sagt Spyros Theodoridis, Postdoktorand am Zentrum für Makroökologie, Evolution und Klima, GLOBE Institute, und Hauptautor der Studie.
“Die Tropen, genauer gesagt die tropischen Bergregionen, beherbergen große Mengen des globalen Pools an genetischer Vielfalt. Diese Archen der Biodiversität stehen heute aufgrund von Klima- und Landnutzungsänderungen unter hohem Druck. Die Erhaltung der genetischen Vielfalt in diesen Gebieten sollte eine Priorität bei den laufenden Erhaltungsbemühungen sein”, sagt David Nogues-Bravo, der leitende Autor der Studie und außerordentlicher Professor an der Universität Kopenhagen.
Die Studie bewertete auch die Auswirkungen des Klimawandels während der letzten 21.000 Jahre auf die Gestaltung der gegenwärtigen Muster der genetischen Vielfalt. Regionen der Welt, in denen sich Temperatur und Niederschlag weniger stark verändert haben, weisen ein höheres Maß an genetischer Vielfalt auf, was möglicherweise auf ein geringeres Bevölkerungssterben zurückzuführen ist. Die Studie deutet zudem darauf hin, dass die frühere zwischenjährliche Niederschlagsvariabilität zu einer höheren genetischen Vielfalt beiträgt, möglicherweise durch eine Divergenz bei der Anpassung der Population.
“Während wir zeigen können, dass Gebiete mit hoher genetischer Diversität tendenziell in Regionen auftreten, in denen das Klima während vergangener Perioden des Klimawandels auf globaler Ebene relativ unverändert geblieben ist, wird für viele dieser Regionen in naher Zukunft mit größeren Klimastörungen gerechnet. Leider wird dies wahrscheinlich zu einem Verlust der genetischen Vielfalt in vielen dieser Biodiversitäts-Hotspots führen”, sagt Damien Fordham, außerordentlicher Professor am Umweltinstitut der Universität Adelaide und Mitverfasser der Studie.
“Die festgestellten Wechselbeziehungen der genetischen Vielfalt mit der Evolutionsgeschichte und dem vergangenen Klimawandel ermöglichten es uns, Vorhersagemodelle auf globaler Ebene zu entwickeln, insbesondere in Regionen, für die keine ausreichenden Daten vorliegen, wie etwa in den Tropen. Diese Vorhersagen stellen einen ersten Schritt zur Schließung großer Wissenslücken im Bereich der genetischen Vielfalt dar und können durch Feldarbeitskampagnen in datenarmen Regionen der Erde aufgeklärt und weiter validiert werden”, sagt Carsten Rahbek, Leiter des Zentrums für Makroökologie, Evolution und Klima.
Veröffentlichung: Spyros Theodoridis et al. Evolutionary history and past climate change shape the distribution of genetic diversity in terrestrial mammals, Nature Communications(2020). DOI: 10.1038/s41467-020-16449-5
Quelle: off. Pm der University of Copenhagen
Pia Gaupels
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