Für gezielte Artenschutzprogramme ist es wichtig, so viel wie möglich über die zu schützende Spezies zu wissen. Genomische Daten können dabei helfen, Verpaarungen in Zuchtprogrammen zu planen, auf potenzielle genetische Krankheiten in einer Population aufmerksam zu werden und bei in Gefangenschaft lebenden Tieren zu bestimmen, aus welcher Region sie ursprünglich stammten. Besonders hilfreich ist dabei ein sogenanntes Referenzgenom: Dabei handelt es sich um ein qualitativ hochwertiges, repräsentatives Beispiel des Genoms einer Art, das als Grundlage dienen kann, um zukünftige Sequenzierungen niedrigerer Qualität damit abzugleichen. Von allen 44 heute noch lebenden Schildkrötenspezies gab es allerdings bislang nur drei Referenzgenome – und das obwohl zahlreiche Vertreter auf der Liste der bedrohten Arten stehen.
Zooschildkröte als Blutspenderin
Ein Team um Gözde Çilingir von der Universität Zürich hat nun ein solches Referenzgenom für die Aldabra-Riesenschildkröte (Aldabrachelys gigantea) erstellt. Benannt ist die Art nach ihrem Herkunftsort, dem nördlich von Madagaskar gelegenen Aldabra-Atoll der Seychellen. Abgesehen von einigen ausgewilderten Exemplaren auf anderen Inseln kommt sie in freier Wildbahn nur noch auf dem Aldabra-Atoll vor. „Aufgrund ihrer begrenzten Verbreitung und der Bedrohung durch den Klimawandel wird die Art auf der Liste bedrohter Arten als gefährdet eingestuft“, erklärt Çilingir.
„Genomische Informationen sind wichtig für die Zuchtbemühungen in Zoos, um die genetische Vielfalt in der freien Wildbahn zu erhalten.“
Als Ausgangsmaterial für die Genomsequenzierung nutzte das Forschungsteam eine Blutprobe einer Aldabra-Riesenschildkröte namens Hermania, die seit 1955 im Züricher Zoo lebt und bei der im Rahmen einer tierärztlichen Routineuntersuchung ohnehin eine Blutentnahme anstand. Mit modernen Methoden der DNA-Sequenzierung entschlüsselten Çilingir und ihre Kollegen das Genom auf Chromosomenebene. Im Vergleich zu anderen Sequenzierungen ist eine solche Genomsequenz nahezu lückenlos und die lässt erkennen, auf welchen Chromosomen die jeweiligen genetischen Abschnitte liegen.
Gemeinsamkeiten und Mutationen identifiziert
„Wir haben festgestellt, dass der größte Teil des Genoms anderen bekannten Genomen von Vertretern aus der Ordnung der Schildkröten ähnlich ist“, sagt Çilingir. „Alle heute existierenden Schildkrötenarten sind evolutionär eng miteinander verwandt, und daher werden unsere Daten nicht nur für die Aldabra-Schildkröte, sondern für alle ostafrikanischen und madagassischen Schildkröten von großem Nutzen sein.“
Einen potenziellen Einsatz des neuen Referenzgenoms demonstrierten Çilingir und ihre Kollegen, indem sie 32 weitere Genomsequenzierungen mit geringerer Auflösung anfertigten – 30 von wildlebenden Aldabra-Riesenschildkröten und zwei von weiteren Exemplaren aus dem Züricher Zoo – und diese mit dem Referenzgenom verglichen. Da sich anhand des Referenzgenoms die einzelnen DNA-Stücke der zusätzlichen Sequenzierungen genau einordnen ließen, konnten die Forscher auf diese Weise bestimmen, aus welcher Region des Aldabra-Atolls die beiden Züricher Individuen wahrscheinlich ursprünglich stammten. „Außerdem identifizierten wir mutmaßlich schädliche Mutationen, die überwacht werden sollten“, so die Autoren. „Die Ergebnisse sind für das Management der genetischen Vielfalt und die Bemühungen zur Wiederansiedlung relevant.“
