Gorilla-Genetik

Ein Blick auf die geographische Verteilung der Gorillas in Afrika zeigt eine eindeutige Trennung in west- und ostafrikanische Gorillas. Die Gesamtpopulation der Westlichen Gorillas wird auf etwa 110 000 Tiere geschätzt und ist über rund 700 000 km² verbreitet, während die in wesentlich geringerer Zahl vorkommenden Östlichen Gorillas in verstreuten, kleineren Populationen leben.
Diese Verteilung wirft verschiedene Fragen auf, z. B. wann sich die Westlichen und Östlichen Gorillas getrennt haben und inwieweit sich einzelne Populationen genetisch unterscheiden. Zur Beantwortung solcher Fragen wurden in der Vergangenheit oftmals Analysen der mitochondrialen DNA (mtDNA) herangezogen. Das Erbmaterial, die DNA, befindet sich nicht nur in den Chromosomen des Zellkerns, sondern auch in den Mitochondrien, den so genannten "Kraftwerken" der Zelle. Diese mitochondriale DNA wird mütterlich - d. h. über die Eizelle - vererbt und verändert sich schneller als die DNA im Kern. Daher eignet sich die mtDNA hervorragend als genetischer Marker, um Evolutionsvorgänge in relativ kurzen Zeitspannen - etwa die genetischen Beziehungen verschiedener Gorillapopulationen - zu untersuchen.
Ältere Analysen der mtDNA wiesen auf eine Trennung der Populationen Westlicher und Östlicher Gorillas vor etwa 2,2 Millionen Jahren hin und ergaben eine 10-mal größere genetische Variation bei den Westlichen Gorillas als bei deren Verwandten im Osten Afrikas. Da in diesen Studien hauptsächlich Zoo-Gorillas untersucht wurden, deren genaue Herkunft man nicht kannte, führten wir unter Verwendung von mtDNA eine neue Studie zur Untersuchung der genetischen Variation freilebender Gorillas durch.
Genetisches Material von diesen Tieren erhielten wir aus Haaren oder Kotproben, die in Schlafnestern gesammelt wurden, nachdem die Gorillas diese verlassen haben. Im Labor wurden dann mithilfe der Polymerasekettenreaktion (PCR) unzählige Kopien eines bestimmten Abschnitts - der Kontrollregion - hergestellt; er weist eine besonders hohe Variabilität innerhalb der mtDNA auf.
Während der Analysen stießen wir jedoch umgehend auf ein Problem: Es gibt Fragmente der mtDNA, die in die DNA des Zellkerns eingebaut sind, ein Phänomen, das bereits bei vielen Arten beobachtet wurde. Diese eingefügten DNA-Abschnitte werden als "Numts" (nuclear insertions of mtDNA) bezeichnet. Obwohl Numts im Vergleich zur mtDNA eine verlangsamte Veränderungsrate haben, können sie immer noch so viel Ähnlichkeit zu ihrem Original aufweisen, dass sie unwissentlich in der PCR vervielfältigt werden, in die Analysen einfließen und diese negativ beeinflussen.
Es wurden bereits verschieden Methoden vorgestellt, mit denen sich die authentische mtDNA von Numts unterscheiden lässt, doch erwies sich bisher keine davon als verlässlich für Gorillas. Wir führten eine Studie durch, in der sich erstaunlicherweise herausstellte, dass Gorillas im Vergleich zu anderen Menschenaffen nicht nur eine Vielzahl von Numts besitzen, sondern dass einige davon der echten mtDNA auch sehr stark ähneln.
Um die Authentizität der Kontrollregion zu garantieren, müssten wir Blut- oder Gewebeproben benutzen. Leider sehen wir zurzeit keinen Weg, verlässliche Kontrollregion-Sequenzen aus Kot oder Haarproben zu gewinnen. Folglich sollten Schlussfolgerungen hinsichtlich der Populationsgeschichte von Gorillas, die auf Analysen der Kontrollregion beruhen, mit Skepsis betrachtet werden.
Mithilfe anderer genetischer Marker, z. B. der Kern-DNA, können wir diese Probleme in der Zukunft umgehen und interessante Einsichten in die Populationsstruktur und -geschichte von freilebenden Gorillas gewinnen.

I) Ein mtDNA-Abschnitt wird in die DNA des Zellkerns eingebaut. II) Nach der Vervielfältigung des gewünschten mtDNA-Abschnittes liegen DNA-Fragmente aus den Mitochondrien und dem Zellkern (Numts) vor. III) Wie hier schematisch in einem Baum dargestellt, können Numts - durch ihre Ähnlichkeit zur authentischen mtDNA - genetische Beziehungen von Populationen verfälschen.

Linda Vigilant, Olaf Thalmann, Brenda Bradley

Dr. Linda Vigilant leitet am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig ein Forschungslabor für genetische Analysen bei freilebenden Primaten. Dabei geht es vor allem um die Themen Fortpflanzungsstrategien, Verwandtschaft, Ausbreitung und Populationsgeschichte.
Olaf Thalmann ist Doktorand am Max-Planck-Institut in Leipzig. Er versucht, mittels genetischer Techniken die Populationsstruktur und die Populationsgeschichte freilebender Gorillas zu klären.
Dr. Brenda Bradley promovierte an der Stony Brook University in New York über molekulare Ökologie freilebender Gorillas und arbeitet nun am Max-Planck-Institut für evolutionäre Anthropologie in Leipzig.

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