Genetische Vielfalt beim Iberischen Luchs: Genfluss vom Eurasischen Luchs

Viele grosse Säugetiere haben einen spürbaren Teil ihrer genetischen Vielfalt eingebüsst – häufig, weil menschliche Eingriffe ihre Bestände stark verkleinert haben. Die Folgen können gravierend sein: Fehlt Vielfalt im Erbgut, besitzt eine Population gewissermassen keine „genetische Datenbank“, aus der sie bei Umweltveränderungen schöpfen kann.

Der Iberische Luchs (Lynx pardinus) ist von dieser Entwicklung besonders betroffen.

Durch menschliche Aktivitäten sanken seine Bestände auf gefährlich niedrige Werte, und damit schrumpfte auch der verfügbare Genpool. Dieser Verlust kann die Fähigkeit des Luchses, sich an veränderte Bedingungen anzupassen, erheblich einschränken – mit direkten Risiken für sein langfristiges Überleben.

Unsere Forschung zeigt, dass sich der Iberische Luchs in den vergangenen wenigen Jahrtausenden mit seinem nahen Verwandten, dem Eurasischen Luchs (Lynx lynx), gekreuzt hat.

Diese Vermischung könnte die genetische Vielfalt des Iberischen Luchses erhöht haben – ein Punkt von zentraler Bedeutung, gerade weil die Art vor einer sehr unsicheren Zukunft steht.

Warum genetische Vielfalt für den Iberischen Luchs entscheidend ist

Geringe genetische Vielfalt kann zu „Inzuchtdepression“ führen: Nahe verwandte Tiere paaren sich, und der Nachwuchs ist im Durchschnitt weniger gut an das Überleben angepasst. In extremen Situationen kann das ganze Populationen – oder sogar Arten – an den Rand des Aussterbens bringen.

„Genetische Rettung“ – Nutzen und mögliche Nebenwirkungen

Um bedrohte Bestände wieder widerstandsfähiger zu machen, setzen Naturschutzfachleute mitunter auf „genetische Rettung“. Dabei werden Individuen aus anderen Populationen eingebracht, in der Hoffnung, dass sie sich mit den lokalen Tieren fortpflanzen, Inzucht mindern und die genetische Vielfalt erhöhen.

Diese Vorgehensweise kann wirksam sein, ist jedoch nicht frei von Risiken.

Werden Tiere eingeführt, die genetisch zu weit entfernt sind, können vorteilhafte Merkmale gestört oder verwässert werden. Das kann die Überlebens- und Fortpflanzungsfähigkeit einer Population beeinträchtigen – ein Effekt, der als „Fremdzuchtdepression“ bekannt ist.

Trotz solcher Unsicherheiten bleibt genetische Rettung ein wichtiges Instrument im Naturschutz, wird aber häufig mit besonderer Vorsicht eingesetzt.

Zu den drastischsten Beispielen für stark reduzierte genetische Vielfalt zählt der Iberische Luchs, der einst als die am stärksten bedrohte Katzenart der Welt galt. Heute kommt er vor allem in Teilen Spaniens und Portugals vor.

Rettung und Erholung

Der Iberische Luchs hat sich inzwischen von der Schwelle zum Aussterben ein Stück weit erholt. In der Zählung von 2023 wurden mehr als 400 fortpflanzungsfähige Weibchen erfasst.

Das ist ein enormer Sprung gegenüber lediglich 25 im Jahr 2002. Ermöglicht wurde diese Entwicklung vor allem durch ein ambitioniertes Schutzprogramm der vergangenen zwei Jahrzehnte, das koordinierte Zuchtprogramme und Wiederansiedlungen einschloss.

Zu diesem Erfolg trug auch ein Effekt der „genetischen Rettung“ bei: Die Durchmischung der zwei letzten, genetisch unterscheidbaren Restpopulationen half, die genetische Vielfalt der Art zu erhöhen.

Trotzdem steht der Iberische Luchs weiterhin vor erheblichen Problemen.

Bis zur Schwelle genetischer Tragfähigkeit ist es noch ein weiter Weg: Als Mindestwert gelten 1.100 fortpflanzungsfähige Weibchen. Entsprechend zählt seine genetische Vielfalt noch immer zu den niedrigsten, die je dokumentiert wurden.

Eine weitere genetische Rettung könnte theoretisch zusätzliche Vielfalt bringen. Doch hier liegt das Dilemma: Weltweit existieren keine weiteren Populationen des Iberischen Luchses, die als Quelle neuen genetischen Materials infrage kämen.

Alte DNA aus Knochen: Vergleich von früher und heute

Aus historischen Überresten oder subfossilen Proben (Tiere, die nicht alt genug sind, um als echte Fossilien zu gelten, aber auch nicht als modern) lässt sich alte DNA gewinnen.

Solche Daten erlauben Forschenden einen seltenen Blick in die genetische Vergangenheit einer Art – und damit einen direkten Vergleich mit heutigen Beständen.

Im Jahr 2015 besuchte unsere Kollegin Maria Lucena-Perez erstmals das Labor unseres Kollegen Michael Hofreiter in Deutschland, um zum ersten Mal vollständige Genomdaten aus alten Knochen des Iberischen Luchses zu erzeugen.

Die Gewinnung alter DNA aus Knochen ist hochspezialisiert und erfordert eigene Reinraum-Infrastruktur, damit keine Verunreinigung durch moderne DNA entsteht.

Gemeinsam gelang es unserem Team, Kern-DNA aus drei alten Exemplaren des Iberischen Luchses zu extrahieren.

Zwei dieser Proben waren ungefähr 2.500 Jahre alt. Die dritte stammte von vor mehr als 4.000 Jahren.

Damit wurde erstmals überhaupt Kern-DNA aus alten Überresten des Iberischen Luchses gewonnen. Marias Arbeit hat entscheidend dazu beigetragen, besser zu verstehen, wie sich die genetische Zusammensetzung des Iberischen Luchses über Tausende von Jahren verändert hat.

Wir werteten diese Daten aus und stellten sie den Genomen moderner Iberischer Luchse gegenüber. Unerwarteterweise zeigten die alten Luchse eine noch geringere genetische Vielfalt als ihre heutigen Nachfahren.

Angesichts des drastischen Bestandsrückgangs in den letzten Jahrhunderten war dieses Ergebnis überraschend – und zunächst schwer zu erklären.

Artenübergreifende Kreuzung

Der entscheidende Hinweis ergab sich, als wir feststellten, dass heutige Iberische Luchse mehr genetische Varianten mit dem nah verwandten Eurasischen Luchs teilen als die alten Proben.

Das spricht dafür, dass sich beide Arten in den letzten 2.500 Jahren erfolgreich gekreuzt haben – und dass dadurch die genetische Vielfalt der heutigen Iberischen Luchse zugenommen hat.

Diese Resultate passen zu umfangreichen genomischen Befunden, die einen historischen Genfluss vom Eurasischen Luchs in das Genom des Iberischen Luchses belegen. Zwar überlappen sich ihre Lebensräume heute nicht, doch früher lebten beide Arten auf der Iberischen Halbinsel nebeneinander – möglicherweise auch im Süden Frankreichs sowie im Norden Italiens.

Unter solchen Bedingungen hätte es zahlreiche Gelegenheiten zur Kreuzung gegeben.

Weil sich die Verbreitungsgebiete beider Arten derzeit wieder ausdehnen, steigt erneut die Wahrscheinlichkeit, dass sie sich auf natürliche Weise begegnen und fortpflanzen. Das könnte künftig neue Spielräume für genetische Vielfalt eröffnen.

Die Entwicklung der vollständigen Analyse von Kern-Genomen in den vergangenen 30 Jahren hat viele Fälle artsübergreifender Kreuzung sichtbar gemacht – etwa zwischen Eisbären und Braunbären. Insofern ist der Fall der Luchse nicht grundsätzlich ungewöhnlich.

Der Iberische Luchs ist jedoch das erste dokumentierte Beispiel, bei dem eine Kreuzung zwischen Arten die genetische Vielfalt einer gesamten Art deutlich erhöht hat.

Welche konkreten Folgen dieser genetische Zugewinn hatte, ist noch nicht abschliessend geklärt – insbesondere, ob sich dadurch Fitness und Überlebenschancen der Population verbesserten. Eine naheliegende Möglichkeit ist, dass der Iberische Luchs trotz seiner extrem niedrigen genetischen Vielfalt auch deshalb überdauern konnte, weil es wiederholt zu genetischen Rettungseffekten durch den Eurasischen Luchs kam.

Auch wenn weitere Forschung nötig ist, liefert unsere Arbeit ein unerwartetes, aber wichtiges Fallbeispiel für die breitere Debatte um genetische Rettung.

Wenn wir die Wahrscheinlichkeit von „Inzuchtdepression“ und „Fremdzuchtdepression“ bei Kreuzungen besser vorhersagen können, lässt sich genetische Rettung als Naturschutzinstrument in der aktuellen Biodiversitätskrise gezielter und wirksamer einsetzen.

Johanna L.A. Paijmans, Postdoktorandin in Zoologie, University of Cambridge; Axel Barlow, Dozent für Zoologie, Bangor University, und José A. Godoy, Forscher für Naturschutzgenomik, Estación Biológica de Doñana (EBD-CSIC)

Dieser Artikel wird aus The Conversation unter einer Creative-Commons-Lizenz erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.