DNA aus Mammutresten enthüllt die Geschichte der letzten überlebenden Bewohner

Eine kleine Population von Wollmammuts wurde vor etwa 10.000 Jahren auf der Wrangel-Insel gefangen, als der steigende Meeresspiegel die Insel vom sibirischen Festland trennte. Kleine, isolierte Tierpopulationen führen zu Inzucht und genetischen Defekten, und es wurde lange angenommen, dass die Mammuts auf Wrangel Island vor etwa 4.000 Jahren diesem Problem schließlich erlegen sind.

Doch in einem am Donnerstag in der Fachzeitschrift Cell veröffentlichten Artikel verglichen Forscher 50.000 Jahre alte Genome wilder Mammuts und auf Wrangel Island isolierter Mammuts und stellten fest, dass dies nicht der Fall ist. Was die Forschungsautoren herausgefunden haben, stellt nicht nur unser Verständnis dieser isolierten Mammutgruppe und der Entwicklung kleiner Populationen in Frage, sondern hat auch wichtige Auswirkungen auf die heutigen Naturschutzbemühungen.

Schwerer Engpass

Es ist der Höhepunkt jahrelanger genetischer Sequenzierung durch Mitglieder des internationalen Teams, das hinter dieser neuen Arbeit steht. Sie untersuchten 21 Mammutgenome – 13 davon wurden von der Hauptautorin Marianne DeHasek neu sequenziert; Andere wurden vor Jahren von den Co-Autoren Patricia Petchnerova, Fotini Canellidou und Heloise Müller sequenziert. Genome wurden von sibirischen Wollhaarmammuts gewonnen (Mamuthus primigeneus), sowohl vom Festland als auch von der Insel vor und nach ihrer Isolation. Das älteste Genom stammte von einem weiblichen Sibirischen Mammut, das vor etwa 52.300 Jahren starb. Die jüngsten waren männliche Mammuts auf Wrangel Island, die zu der Zeit starben, als das letzte dieser Mammuts starb (eines starb erst vor 4.333 Jahren).

Es ist ein bemerkenswerter und aufschlussreicher Zeitraum: Die Stichprobe umfasste Mammuts aus einer Population, die zunächst groß und genetisch gesund war, dann isoliert wurde und schließlich ausstarb.

Das Team stellte in seiner Forschung fest, dass das Mammut eine „klimatisch turbulente Zeit“ erlebte, insbesondere während einer Zeit schneller Erwärmung, die als „Klimaerwärmungsperiode“ bezeichnet wird. Bolling-Allerud Intercity Road (vor etwa 14.700 bis 12.900 Jahren) – ein Zeitraum, von dem andere vermuten, dass er zum Aussterben des lokalen Wollhaarmammuts geführt haben könnte. Die in diesem Zeitraum untersuchten Mammutgenome weisen jedoch nicht darauf hin, dass die globale Erwärmung schädliche Auswirkungen hatte.

Die schädlichen Auswirkungen traten erst auf, als die Bevölkerung auf dieser Insel radikal isoliert wurde.

Die Simulationen des Teams deuten darauf hin, dass die Gesamtzahl der Mammuts auf Wrangel Island in ihrer kleinsten Form weniger als 10 Individuen betrug. Dies stellt einen gravierenden Bevölkerungsengpass dar. Dies wurde genetisch durch vermehrte Fälle von Homozygotie innerhalb des Genoms beobachtet, die auftritt, wenn beide Elternteile nahezu identische Chromosomen beisteuern, die beide von einem jüngeren Vorfahren stammen. Die Homozygotie der auf Wrangel Island isolierten Mammuts war viermal höher als vor dem Anstieg des Meeresspiegels.

Trotz dieser gefährlich geringen Anzahl an Mammuts erholten sie sich. Die Populationsgröße sowie der Grad der Inzucht und genetischen Vielfalt blieben für die nächsten 6.000 Jahre bis zu ihrem Aussterben stabil. Im Gegensatz zum anfänglichen Populationsengpass scheinen genomische Signaturen im Laufe der Zeit darauf hinzudeuten, dass sich die Inzucht schließlich auf Paare weiter entfernter Verwandter verlagerte, was entweder auf eine größere Mammutpopulation oder eine Verhaltensänderung hindeutet.

Ihre Simulationen deuten darauf hin, dass die Populationsgröße innerhalb von zwanzig Generationen auf etwa 200 bis 300 Mammuts angewachsen wäre. Dies steht im Einklang mit dem langsamen Rückgang der Heterozygotie, den sie im Genom fanden.

Langfristige negative Auswirkungen

Das Wrangel-Island-Mammut mag allen Widrigkeiten zum Trotz überlebt haben, und schädliche genetische Defekte haben vielleicht nicht zu seinem Aussterben geführt, aber Untersuchungen deuten darauf hin, dass seine Geschichte komplex ist.

um 7.608 Heute ist Wrangel Island 1,2 Quadratkilometer groß, etwas größer als Kreta und hätte eine Menge Platz und Ressourcen geboten, obwohl diese Tiere riesig waren. Beispielsweise litten diese Tiere 6.000 Jahre nach ihrer Isolierung an einer Inzuchtdepression, gemeint ist eine erhöhte Sterblichkeit durch Inzucht und daraus resultierende Benachteiligungen.

Diese Inzucht förderte auch die Reinigung schädlicher Mutationen aus Stämmen. Das mag wie eine gute Sache klingen – und das ist es vielleicht auch –, aber es passiert normalerweise, weil Personen, die zwei Kopien schädlicher Mutationen tragen, sterben oder sich nicht fortpflanzen können. Es ist also nur dann gut, wenn die Bevölkerung es überlebt.

Die Ergebnisse des Teams zeigen, dass die Beseitigung genetischer Mutationen ein langer evolutionärer Prozess sein kann. Die Hauptautorin Marian DeHasek ist eine Paläontologin, die am Zentrum für Paläoanthologie promoviert hat. „Die Säuberung schädlicher Mutationen seit mehr als 6.000 Jahren weist grundsätzlich auf langfristige negative Auswirkungen dieser extrem schädlichen Mutationen hin“, erklärte sie Ars. „Da der Säuberungsprozess in der Bevölkerung von Wrangel Island lange dauerte, deutet dies darauf hin.“ dass die Population bis zu ihrem Aussterben unter den negativen Auswirkungen dieser Mutationen litt.