Genverlust durch einseitige Ernährung: Evolutionäre Anpassung könnte für Raubtiere gefährlich werden

(18.01.2022) Ein Team von Wissenschaftler*innen hat am Beispiel von 52 heutigen und 31 ausgestorbenen Säugetierarten untersucht, ob die Veränderung der Ernährung im Laufe der Evolution den Verlust von Genen nach sich zieht.

Sie kommen zu dem Ergebnis, dass der Verlust des Gens PNLIPRP1 mit einer fettarmen Ernährung zusammenhängt, unabhängig davon ob das Tier ein Pflanzen- oder Fleischfresser ist.

Darüber hinaus geben die Forschenden zu bedenken, dass Raubtiere wegen des Verlustes des am Entgiftungsprozess beteiligten Gens NR1I3 besonders stark durch Umweltgifte geschädigt werden könnten.

Im Laufe der Evolution können Gene neu entstehen, mutieren, sich duplizieren oder sogar ganz verloren gehen.

„Zwei solcher Genverluste haben wir in unserer aktuellen Studie anhand verschiedener Säugetiere untersucht: Den Verlust von PNLIPRP1 – einem Gen, das die Fettverdauung hemmt – und von NR1I3, welches die Fähigkeit besitzt, den Entgiftungsprozess zu unterstützen“, erklärt Dr. Heiko Stuckas von den Senckenberg Naturhistorischen Sammlungen Dresden und fährt fort: „Wir wollten überprüfen, ob der Verlust dieser Gene schlicht an eine fleisch- bzw. pflanzenfressende Ernährungsweise geknüpft ist.“


Raubtiere wie der Tiger (Panthera tigris) könnten aufgrund des Genverlustes Probleme mit Umweltgiften bekommen.

Die bislang geltende Theorie besagte, dass die unterschiedliche Zusammensetzung pflanzlicher und fleischhaltiger Nahrung einen Selektionsdruck auf die beteiligten Gene ausübt, welcher – nach mehrfachen Mutationen – schließlich zum vollständigen Verlust dieser Gene führt. „Pflanzenfresser ist aber nicht gleich Pflanzenfresser und auch bei den Nicht-Vegetariern gibt es große artspezifische Unterschiede“, erläutert Stuckas.

Er und seine Senckenberg-Kolleg*innen Dr. Franziska Wagner, PD Dr. Irina Ruf, Dr. Thomas Lehmann, Prof. Dr. Michael Hiller, Dr. Clara Stefen und Rebecca Hofmann sowie Kolleg*innen des Leibniz Instituts für Zoo- und Wildtierforschung in Berlin haben daher Ernährungspläne von 52 rezenten und 31 fossilen Säugetierarten miteinander verglichen und hinsichtlich der Fett- und Toxinaufnahme bewertet.

Das interdisziplinäre Team fand heraus, dass der Verlust von PNLIPRP1 in erster Linie mit einer geringen Fettaufnahme verbunden ist – sowohl bei Pflanzen- als auch bei Fleischfressern, die sich auf eine fettarme Nahrung spezialisiert haben.

Stuckas fügt hinzu: „Das deutet darauf hin, dass der Verlust dieses Gens möglicherweise für die Besetzung ökologischer Nischen, welche durch fettarme Nahrungsressourcen geprägt sind, von Vorteil ist.“

Zudem zeigen die Forschenden in ihrer Studie, dass fleischfressende Arten tatsächlich weniger ernährungsbedingten Giftstoffen ausgesetzt waren und dass daraus der Verlust von NR1I3 und den verwandten Genen NR1I2 und UGT1A6 abzuleiten ist.

„Der geringere Konsum von pflanzlichen Giften hat also den Genverlust bei den fleischfressenden Säugern begünstigt – da dieses Gen für das Überleben nicht mehr ‚notwendig‘ war“, führt Stuckas aus und gibt zu bedenken: „Dies bedeutet aber auch, dass sie nun schlecht auf die durch den Menschen verbreiteten, nicht biogenen, Umweltgifte vorbereitet sind. Dies könnte sich langfristig zu einem evolutionären Nachteil für fleischfressende Säugetiere entwickeln.“

Als Ausblick wünscht sich das Forscher*innen-Team die Nahrungszusammensetzung von Säugetierarten der Vergangenheit und Gegenwart noch detaillierter zu untersuchen – laut der Studie finden sich „Wissenslücken“ über Details zur Ernährung bei bis zu 60 Prozent der untersuchten Tierarten.

Publikation

Wagner, F., Ruf, I., Lehmann, T., Hofmann, R., Ortmann, S., Schiffmann, C., Hiller, M., Stefen, C. & Stuckas, H. (2022). Reconstruction of evolutionary changes in fat and toxin consumption reveals associations with gene losses in mammals: A case study for the lipase inhibitor PNLIPRP1 and the xenobiotic receptor NR1I3. Journal of Evolutionary Biology, 00, 1 – 15.



Weitere Meldungen

Museum für Naturkunde

Aufstieg und Fall der Elefanten

Erdgeschichtliche Ereignisse wie Eiszeiten oder das Verschieben von Kontinentalplatten sind hauptverantwortlich für den evolutionären Erfolg von Rüsseltieren, aber auch für deren Niedergang
Weiterlesen

An 2,6 Kilometer mächtigen Gesteinsschichten untersuchten die Forscher 12 Millionen Jahre Klimageschichte der nördlichen Arabischen Halbinsel.; Bildquelle: Madelaine Böhme

Wüstenbildung trieb Säugetiere aus Eurasien nach Afrika

Forscherteam des Senckenberg Centre an der Universität Tübingen rekonstruiert zehn Millionen Jahre Klimageschichte der Arabischen Halbinsel
Weiterlesen

Forscher*innen haben erstmals das gesamte Erbgut des Zwergflusspferdes (Choeropsis liberiensis) entschlüsselt.; Bildquelle: Zoo Duisburg gGmbH

Wie Säuger das Wasser zurückeroberten

Flusspferde und Wale sind nahe Verwandte, aber ihre „aquatische“ Haut stammt nicht von einem gemeinsamen Vorfahren
Weiterlesen

Giraffen ; Bildquelle: John Nyakatura

Der lange Hals der Giraffe: Neue Erkenntnisse über eine Ikone der Evolution

Die Analyse digitalisierter Sammlungsobjekte konnte eine alte Hypothese bestätigen
Weiterlesen

Neue Methoden konnten zeigen, dass das Schnabeltier zehn Geschlechtschromosomen hat; Bildquelle: Doug Gimesy

Die außergewöhnliche Entwicklung von Schnabeltier, Emu und Ente

Drei Studien zeigen die einzigartigen Geschlechtschromosomen von Schnabeltier, Emu und Pekingente. Schnabeltiere haben fünf Geschlechtschromosomenpaare, die eine ungewöhnliche Kettenform einnehmen
Weiterlesen

3-D-Rekonstruktion des Thalattosuchian; Bildquelle: G. Fritsch/Leibniz-IZW

Hightech-CT offenbart evolutionäre Anpassung ausgestorbener Krokodilverwandter beim Übergang vom Land ins Wasser

Der Baum des Lebens ist reich an Arten, die vom Wasser aufs Land übergegangen sind. Einige Arten nahmen jedoch die entgegengesetzte Richtung
Weiterlesen

Säugetier mit modernem Gehör, aber primitiven Zähne; Bildquelle: Scott Hartman

Säugetier mit modernem Gehör, aber primitiven Zähne

Ein internationales Forscherteam hat in der Zeitschrift „Nature“ ein Fossil aus Madagaskar beschrieben, das in Wissenschaftskreisen als Sensationsfund gilt
Weiterlesen

Universität Bern

Über die Verteilung der Artenvielfalt auf unserem Planeten

In den offenen Meeren der gemässigten Klimazone machen grosse Raubfische wie Thunfische oder Haie intensiver Jagd auf Beute als in tropischen Gewässern nahe des Äquators
Weiterlesen