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Gene: Warum unterscheiden sich Tschernobyl-Hunde so stark von ihren Nachbarn?
Rätselhafte Überlebenskünstler: Die freilebenden Hunde direkt am Atomkraftwerk Tschernobyl unterscheiden sich genetisch auffällig von Artgenossen nur 16 Kilometer entfernt. Eine neue Genomanalyse liefert nun Hinweise, dass natürliche Auslese und nicht bloß Zufall ihre Erbanlagen geprägt haben könnte. Welche Umweltbelastung dahintersteckt, bleibt jedoch offen.
Raleigh (U.S.A.). Vier Jahrzehnte nach der Reaktorkatastrophe von Tschernobyl streifen noch immer mehrere Hundert freilebende Hunde durch die ukrainische Sperrzone. Ein Teil ihrer Vorfahren dürfte von Haustieren abstammen, die Bewohner während der Evakuierung 1986 zurücklassen mussten. Heute leben ihre Nachkommen in einer Landschaft, die nicht nur radioaktiv belastet ist, sondern auch Schwermetalle und andere Schadstoffe enthält.
Besonders rätselhaft ist der Kontrast zwischen den Tieren am ehemaligen Atomkraftwerk und denen in der Stadt Tschernobyl. Obwohl beide Gruppen nur rund 16 Kilometer trennen, unterscheiden sie sich genetisch stärker als manche Hundepopulationen in weit größerer Entfernung. Frühere Untersuchungen fanden keine Hinweise darauf, dass eine erhöhte Rate neuer Mutationen diesen Unterschied erklärt.
Forscher der North Carolina State University (NC State) um Prof. Matthew Breen haben nun untersucht, ob eher zufällige Veränderungen oder natürliche Auslese hinter der genetischen Trennung stecken. Dazu wertete das Team die vollständigen Genomdaten von 106 Hunden aus den Jahren 2018 und 2019 aus. Nach dem Ausschluss nah verwandter und nicht eindeutig zugeordneter Tiere flossen 63 Hunde in die zentralen Vergleiche ein, 33 vom Kraftwerksgelände und 30 aus der Stadt.
Als weitere Vergleichsgruppen dienten freilebende Hunde aus Osteuropa und von den Galápagosinseln. Letztere leben ebenfalls geografisch isoliert, sodass sich damit die mögliche Wirkung von Zufall und kleinen Populationen besser einschätzen lässt. Im Mittelpunkt stand die Frage, ob die Besonderheiten der Kraftwerkshunde auch ohne einen spezifischen Anpassungsdruck zu erwarten wären.
„Mit dieser Arbeit wollten wir zwei weitere große evolutionäre Triebkräfte untersuchen: Gehen die genetischen Unterschiede auf Selektion zurück oder auf Gendrift im Laufe der Zeit in einer isolierten Population?“, erklärt Megan N. Dillon von der North Carolina State University (NC State).
Die Ergebnisse sprechen gegen Gendrift als alleinige Erklärung. Dabei verändern sich die Häufigkeiten von Genvarianten zufällig, besonders in kleinen und isolierten Populationen. Die geschätzte Zahl der effektiv fortpflanzenden Tiere unterschied sich nach mehreren Verfahren zwischen den beiden Tschernobyl-Gruppen nicht statistisch signifikant, auch wenn eine Analyse auf Chromosomenebene niedrigere Werte am Kraftwerk ergab.
Ein weiterer Hinweis stammt von den Galápagoshunden: Trotz ihrer Isolation ähnelten die Tiere aus der Stadt Tschernobyl ihnen genetisch stärker als ihren Nachbarn am Kraftwerk. Zudem waren die Unterschiede zwischen einzelnen Chromosomen bei den Kraftwerkshunden ungewöhnlich ungleich verteilt. Solche Muster passen weniger zu einem rein zufälligen Wandel, der weite Teile des Erbguts ähnlich betrifft.
An mehr als 100 Stellen des Erbguts fand das Team Muster, die auf gerichtete Selektion hindeuten. Bei dieser Form natürlicher Auslese werden bestimmte Genvarianten über Generationen häufiger, wenn ihre Träger größere Fortpflanzungserfolge haben. Die auffälligen Regionen liegen unter anderem in der Nähe von Genen, die mit DNA-Reparatur, Zellteilung, Immunabwehr und Krebserkrankungen zusammenhängen.
Für einen direkten Beweis einer besseren Widerstandsfähigkeit reicht das nicht. Die Genomdaten zeigen weder, dass diese Varianten den Hunden tatsächlich einen Vorteil gegenüber Schadstoffen verleihen, noch, welcher Umweltfaktor eine mögliche Auslese ausgelöst hat. Neben Strahlung kommen dafür unter anderem Schwermetalle und organische Schadstoffe infrage.