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Ein internationales Forschungsteam der ETH Zürich und von Universitäten in Frankreich untersuchte erstmals die genetische Vielfalt bei Fischen weltweit. Entstanden ist eine Karte. Sie dient als wichtiges Instrument, um Arten- und genetische Vielfalt künftig besser schützen zu können.
Die genetische Vielfalt in einem Bestand von Tieren oder Pflanzen kann als Reaktion auf verschiedene Belastungen – Krankheiten, Lebensraum- oder Klimaveränderungen – schneller abnehmen als die Artenvielfalt. Doch wie es um die genetische Vielfalt bei Fischen weltweit bestellt ist, ist kaum bekannt.
Abhilfe schafft nun ein internationales Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler verschiedener französischer Universitäten und der ETH Zürich. Sie erstellten die erste weltweite Verbreitungskarte für die genetische Diversität bei Salzwasser- und Süsswasserfischen. Weiter identifizierten sie die Umweltfaktoren, welche die Verteilung der genetischen Vielfalt massgeblich beeinflussen. Die entsprechende Studie veröffentlichten die Forschenden soeben in der Zeitschrift «Nature Communications».
Höchste genetische Vielfalt im Pazifik
Für ihre Studie analysierten die Forschenden eine Datenbank: Sie umfasst Daten von über 50’000 DNA-Sequenzen von 3815 Arten Meeres- und 1611 Arten Süsswasserfischen. Aus diesen Sequenzdaten schätzten die Wissenschaftler die durchschnittliche genetische Vielfalt in Quadraten von 200 Kilometern Seitenlänge.
So konnten die Forschenden zeigen, dass die genetische Vielfalt bei Meeres- und Süsswasserfischen ungleichmässig verteilt ist. Die höchste genetische Vielfalt findet sich bei Meeresfischen im westlichen Pazifik, im nördlichen Indischen Ozean und in der Karibik. Bei Süsswasserfischen ist die genetische Vielfalt in Südamerika am grössten, in Europa hingegen vergleichsweise gering.
Die Forschenden stellten zudem fest, dass die Temperatur ein wichtiger Faktor ist, welcher die genetische Diversität bei Salzwasserfischen bestimmt: Die Diversität nimmt mit steigender Temperatur zu. Bei Süsswasserfischen sind jedoch die Komplexität der Lebensraumstruktur und wie sich Lebensräume über die Zeit verändert haben die wesentlichen Faktoren, welche die genetische Vielfalt bestimmen.
Auswirkungen auf Naturschutzstrategien
Die Forschenden sehen ihre Studie als wichtiges Werkzeug, um die genetische Vielfalt und damit die Artenvielfalt von Fischbeständen besser schützen zu können. Die Weltkarte erleichtert es, Hotspots der genetischen Diversität und der Artenvielfalt zu erkennen und entsprechende Schutzmassnahmen zu planen. Der Erhalt der genetischen Vielfalt sei zentral, betonen die Forschenden. «Je vielfältiger das Erbgut einer Population ist, desto höher liegt deren Anpassungspotenzial, um sich an veränderte Umweltbedingungen anzupassen», sagt ETH-Professor und Co-Studienleiter Loïc Pellissier vom Institut für Terrestrische Ökosysteme.
Aufgrund der Resultate erwartet Pellissier, dass Fischpopulationen in verschiedenen Teilen ihrer Verbreitungsgebiete potenziell unterschiedlich anpassungsfähig sind. «Dies muss bei der Schaffung von Schutzgebieten in Bezug auf Lage, Grösse und Vernetzung berücksichtigt werden.»
Schutzbemühungen haben sich bislang meist auf den Erhalt der Artenvielfalt konzentriert. So hat beispielsweise der Bund vor Jahren ein Programm gestartet, um die Artenvielfalt in der Schweiz zu überwachen. Das genügt laut Pellissier jedoch nicht: «Wenn wir unsere Biodiversität erhalten wollen, müssen wir auch die genetische Vielfalt von Populationen überwachen. Nur so können wir sicherstellen, dass das Reservoir an verschiedenem Genmaterial gross genug ist, um Arten das Überleben unter sich verändernden Umweltbedingungen zu ermöglichen», erklärt Pellissier.
Möglich geworden ist die vorliegende Studie, weil eine grosse Zahl von lokalen Forschern DNA-Proben von Fischen sequenziert und die Daten in einer offen zugänglichen Datenbank (www.barcodinglife.org) veröffentlichten. «Das zeigt deutlich auf, wie bedeutend ‹Open Data› für die weltweite Untersuchung natürlicher Prozesse ist», sagt der ETH-Professor.
Prof.Dr. Loïc Pellissier, Professur für Landschaftsökologie, ETH Zürich, +41 44 632 32 03 loic.pellissier@usys.ethz.ch
Manel S, Guerin PE, Mouillot D, Blanchet S , Velez L , Albouy C, Pellissier L. Global determinants of freshwater and marine fish genetic diversity. Nature Communications, published online Feb 10th 2020. DOI: 10.1038/s41467-020-14409-7
Die höchste genetische Diversität bei Fischen ist in den Tropen zu finden.
Copyright: iStock
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Criteria of this press release:
Journalists, all interested persons
Biology, Environment / ecology, Oceanology / climate, Zoology / agricultural and forest sciences
transregional, national
Research results, Scientific Publications
German
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