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05.04.2018 - Walverwandtschaften: Blauwal-Erbgut enthüllt Paarung über Artgrenzen hinweg

Frankfurt am Main, den 05. April 2018. Wissenschaftler der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung, der Goethe-Universität und der Universität Lund haben erstmals das komplette Erbgut des Blauwals sowie drei weiterer Furchenwalarten entziffert. Das Genom der Wale ermöglicht es, die Evolutionsgeschichte des größten Tieres der Welt und seiner Verwandten detailliert nachzuvollziehen. Überraschenderweise zeigt es, dass sich verschiedene Furchenwalarten im Lauf ihrer Geschichte miteinander gepaart haben. Darüber hinaus haben sich Furchenwale wohl ohne geografische Barrieren in verschiedene Arten aufgespalten – ein sehr seltenes Phänomen. Die Studie ist soeben im Fachmagazin „Science Advances“ erschienen.

Sie sind die Giganten der Meere – Blauwale. Mit bis zu 30 Metern Länge und bis zu 175 Tonnen Gewicht sind sie die größten Tiere der Erde. Während die sanften Riesen durch den Menschen bis Ende der 80er Jahre an den Rand des Aussterbens gebracht wurden, erholen sich die Populationen langsam wieder. Neue Forschung zeigt nun, dass es bei der Evolution der Blauwale unkonventionell vonstatten ging.

Wie ein Team um Evolutionsgenomiker Prof. Axel Janke, Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum und Goethe-Universität herausgefunden hat, haben sich die Furchenwale, zu denen der Blauwal zählt, während und nach ihrer Artbildung über die entstehenden Artgrenzen hinweg gepaart. „Diese sogenannte ‚Artbildung mit Genfluss‘ gilt in der Natur als selten. Arten bilden sich gewöhnlich durch reproduktive Isolation, die durch genetische oder geografische Barrieren entsteht. Beides scheint für Furchenwale nicht zu gelten“, erklärt der Ko-Erstautor der Studie, Fritjof Lammers, Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum.

Gemeinsam mit seinen Kollegen und dem schwedischen Walforscher Ulfur Arnason, Universität Lund, hat er erstmals das komplette Genom des Blauwals und weiterer Furchenwalarten, darunter Buckelwal und Grauwal, sequenziert. Geografische Barrieren gibt es in den Weiten der Ozeane für Wale nicht. Das Genom zeigt nun, dass es anscheinend auch keine genetischen Barrieren zwischen den Arten gab und es in der Vergangenheit Genfluss zwischen vielen Furchenwalarten gegeben hat.

Sogar heute noch werden Hybride von Finn- und Blauwalen gesichtet. Im Erbgut konnten die Forscher solche Spuren einer Liaison zwischen den beiden Arten aber noch nicht direkt nachweisen. Der Evolution der Furchenwale auf die Spur gekommen, sind die Wissenschaftler mit sogenannten Netzwerkanalysen. „Damit wird die Artentstehung nicht wie üblich als stammesgeschichtlicher Baum, sondern als verwobenes Netz betrachtet. Dies ermöglicht ansonsten versteckte genetische Signale zu entdecken,“ so Janke.

Außerdem stellte das Team fest, dass auch die Verwandtschaftsverhältnisse unter den anderen Furchenwalen komplizierter sind als angenommen. So gilt der Buckelwal bisher aufgrund seiner enormen Brustflossen als Außenseiter unter den Furchenwalen. Die Studie bestätigt nun, dass diese klassische Taxonomie nicht der evolutionären Systematik entspricht. Gleiches gilt für den Grauwal, von dem man annahm, dass er nicht zu den Furchenwalen zugehört. Tatsächlich sind Grauwale aber sehr nahe mit anderen Furchenwalen verwandt. Sie haben sich nur eine andere Lebensquelle erschlossen und ernähren sich von Krebstieren am Grund von Küstengewässern.

„Die Studie zeigt, welche enormes Potential uns die Genomik bietet, biologische Prozesse und die Grundlagen der biologischen Vielfalt besser zu verstehen. Wir können sogar aus dem Mutationsspektrum ablesen, wie sich die Größe der Populationen der Furchenwale in den letzten Millionen Jahren entwickelte“, resümiert Janke, der auch Sprecher des gerade neu gegründeten hessischen LOEWE Forschungszentrums für Translationale Biodiversitätsgenomik (LOEWE-TBG) ist. Das im Januar 2018 gestartete Forschungszentrum hat sich der systematischen Analyse des vollständigen Genoms beziehungsweise aller aktiven Gene verschrieben. Damit soll nicht nur Grundlagenforschung betrieben werden, sondern das neue Wissen soll aktiv für die Erforschung von Naturstoffen und den Erhalt der Biodiversität genutzt werden.

Publikation
Arnason, U. et. al (2018): Whole genome sequencing of the blue whale and other rorquals find signatures for introgressive gene flow. Science Advances, DOI 10.1126/sciadv.aap9873

Kontakt
Prof. Axel Janke
Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum &
Goethe-Universität &
LOEWE Forschungszentrum für Translationale Biodiversitätsgenomik
Tel +49 (0)69- 7542 1842
axel.janke@senckenberg.de 

Fritjof Lammers
Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum
Tel +49 (0)69- 7542 1827
fritjof.lammers@senckenberg.de

Sabine Wendler
Judith Jördens
Pressestelle
Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum
Tel +49 (0)69- 7542 1434
pressestelle@senckenberg.de

1
Gigant der Meere: der Blauwal.
Copyright: Florian Schulz

2
Finnwal (Balaenoptera physalus)
vor der Küste Grönlands.
Copyright: Florian Schulz

3
Auch das Genom des Buckelwals wurde untersucht. Copyright:
Florian Schulz


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