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Vegetarische Vorfahren – Neue Einsichten zur Evolution des Höhlenbären

Im Spätpleistozän (vor 125.000 bis vor 12.000 Jahren) lebten zwei Bärenarten in Europa: der allesfressende Braunbär (Ursus arctos) und der heute ausgestorbene, vegetarisch lebende Höhlenbär (Ursus spelaeus s.l.). Durch die unterschiedliche Ernährung besetzten die beiden Bärenarten vermutlich unterschiedliche ökologische Nischen, dadurch konnten sie im gleichen Lebensraum koexistieren. Über den Vorläufer des Höhlenbären, den Deninger Bären (Ursus deningeri), dessen Fossilien extrem selten sind, ist bisher wenig bekannt.

Mikro-CT Rekonstruktionen A) Schädel eines jungen Deninger Bären der Iberischen Halbinsel B) Schädel eines ausgewachsenen männlichen Höhlenbären. Die Schädel sind sich in vielen Merkmalen ähnlich. Foto: Elena Santos (Centro Mixto UCM-ISCIII) / Taylor and Francis

Eine Forschergruppe aus Deutschland und Spanien um Anneke van Heteren von der Zoologischen Staatssammlung München (SNSB-ZSM), hat nun anhand von Schädelmerkmalen entdeckt, dass die Ernährung des Deninger Bären der des Höhlenbären bereits sehr ähnlich war. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift Historical Biology publiziert. Bis jetzt war nicht viel bekannt über die Evolution des Höhlenbären und darüber, wie er Vegetarier wurde. „Fossilien der Vorfahren des Höhlenbären sind so selten, dass es sehr schwierig ist, sie zu erforschen“, sagt Elena Santos, Koautorin und Forscherin an den Universitäten von Burgos und Madrid. Die einzige heute noch lebende rein vegetarische Bärenart ist der bekannte Riesenpanda, der sich ausschließlich von Bambus ernährt.

Die charakteristische Form des Schädels, Unterkiefers und der Zähne des Höhlenbären weist auf seine vegetarische Ernährung hin. Um die Evolution des Höhlenbären zu verstehen, haben die Forscher die seltenen Fossilien von Ursus deningeri in einem CT-Gerät gescannt und nachträglich digital das Sediment „entfernt“, ohne das Risiko eingehen zu müssen, die seltenen Fossilien zu beschädigen. Mit einer statistischen Methode, die sogenannte geometrische Morphometrie, verglichen die Forscher an Hand von Messpunkten die dreidimensionale Form von Unterkiefern und Schädeln des Deninger Bären mit denen des Höhlenbären und der modernen Bärenarten. „Die Analysen zeigten, dass Unterkiefer und Schädel des Deninger Bären denen des Höhlenbären sehr ähnelten. Dies gibt uns den Hinweis, dass sie an die gleiche Ernährung angepasst und primär vegetarisch waren.“, erklärt Anneke van Heteren, Leiterin der Säugetiersektion an der ZSM und Hauptautorin des Artikels.

„In welchem Ausmaß der Höhlenbär vegetarisch war, wird noch immer diskutiert. Gerade deshalb ist diese neue Information über die Ernährung seines direkten Vorfahren sehr bedeutend und lehrt uns, dass der Unterschied zwischen der Ernährung von Höhlen- und Braunbären schon vor mindestens 500.000 Jahren etabliert war, wahrscheinlich sogar noch früher“, sagt Mikel Arlegi, Doktorand an den Universitäten von Baskenland und Bordeaux.

Die Studie zeigt auch morphologische Unterschiede zwischen den Deninger Bären der Iberischen Halbinsel und denen des übrigen Europas. Diese Formunterschiede betreffen den Unterkiefer, sind aber wahrscheinlich nicht mit der Ernährung verbunden. Die Forscher haben hierfür drei mögliche Erklärungsversuche parat: 1) die Iberischen Bären sind chronologisch jünger als die anderen, 2) die Pyrenäen haben als natürliche Barriere zu einer genetischen Differenzierung der Iberischen Bären und der europäischen Bären geführt, 3) es gab mehrere Abstammungslinien, von welchen entweder nur eine zu den Höhlenbären geführt hat, oder jede Abstammungslinie führte zu einer eigenen Gruppe von Höhlenbären. “Um diese drei Hypothesen zu überprüfen, benötigen wir allerdings mehr Fossilien“, erklärt Asier Gómez-Olivencia, Ikerbasque-Forscher an der Universität von Baskenland.

Publikation:
van Heteren AH, Arlegi M, Santos E, Arsuaga J-L, Gómez-Olivencia A. 2018. Cranial and mandibular morphology of Middle Pleistocene cave bears (Ursus deningeri): implications for diet and evolution. Historical Biology. DOI: 10.1080/08912963.2018.1487965
https://doi.org/10.1080/08912963.2018.1487965

Kontakt:
Dr. Anneke H. van Heteren
SNSB – Zoologische Staatssammlung München
Münchhausenstraße 21, 81247 München
Tel.: +49 89 8107 125
E-Mail: vanHeteren@snsb.de

Bisondame „Marla“ mit eigenem Barcode

DNA-Barcoding: Auch Zootiere werden jetzt genetisch erfasst

Gemeinsam ist man stärker: Die Zoologische Staatsammlung München kooperiert mit dem Münchener Tierpark Hellabrunn, um alle im Zoo gehaltenen Tierarten genetisch zu erfassen und die ermittelten Gencodes über eine Internetplattform allgemein zugänglich zu machen. Ziel ist es, künftig auch große und kleine Zootiere sicher und langfristig nachprüfbar bestimmen zu können. Dabei reichen bereits kleine Proben der Tiere wie Abstriche, Haare, Federn, ein Tropfen Blut oder ein wenig Kot für eine zuverlässige Artbestimmung aus.

Waldbison Marla

„Marla“ kurz nach ihrer Geburt 2012. Die Bisondame ist mittlerweile in den Zoo von Leipzig umgezogen. Foto: Tierpark Hellabrunn.

Die Waldbisonkuh „Marla“ machte den Anfang. Die Wissenschaftler erstellten aus einer Blutprobe den ersten DNA-Barcode des Zooprojektes. Das Tier musste dafür nicht extra bluten, weil die Probe bei einer regulären tierärztlichen Untersuchung gewonnen wurde. In den nächsten Monaten sollen alle 700 Tierarten im Tierpark Hellabrunn genetisch erfasst werden. Dabei wird das sogenannte CO1-Gen aus den Mitochondrien analysiert, welches für jede Tierart der Welt unterschiedlich ausgeprägt ist. Der Genabschnitt kann dabei ähnlich wie ein Strich-Barcode auf den Verpackungen von Lebensmitteln dargestellt werden, weist aber vier Farben auf.

Die Spezialisten des Tierparks und der Zoologischen Staatsammlung München erhoffen sich aus dem Projekt zahlreiche Vorteile. „Bei vielen Säugetierarten ist es kaum möglich, an einem lebenden Tier die genaue Unterart und damit seine Herkunft zuverlässig festzustellen“, erläutert Dr. Christine Gohl, leitende Tierärztin in Hellabrunn, die Anforderungen moderner Zootierhaltung. Die genetischen Sequenzen hingegen sind in fast allen Fällen eindeutig und verraten zuverlässig, welche Tierart man vor sich habe, sagt die Expertin weiter. Dies spielt vor allem bei internationalen Erhaltungszuchtprogrammen eine Rolle. Doch auch beim Erwerb neuer Tiere muss der Zoo stets akribisch überprüfen, was genau er denn in seinen wertvollen Tierbestand aufnimmt.

Prof. Dr. Gerhard Haszprunar, der Leiter des Projektes, nennt weitere Anwendungen: „Der Zoll braucht DNA-Barcodes, um den Schmuggel geschützter Tierarten besser zu bekämpfen.  Immer häufiger bringen Touristen Tiere oder Teile von Tieren über die Grenze. Künftig kann der Zollbeamte zum Beispiel bei Fellresten oder Schmuckgegenständen, die aus Tierteilen bestehen, schnell und zuverlässig feststellen, worum  es sich genau handelt“. Auch falsch deklariertes Fleisch lässt sich so gerichtsfest zuordnen. Da zunehmend Fleisch exotischer Tiere auf den deutschen Markt gelangt, wird das Gen-Barcoding bei Lebensmittelkontrollen vielleicht bald eine bedeutende Rolle spielen. Ein weiteres, völlig neues Feld ist zudem die Erfassung diverser Parasiten von Zoo- und Haustieren, deren Erforschung und Bekämpfung durch das genetische Barcoding erleichtert werden soll.

Die Gensequenzierung erfolgte im Rahmen des Projektes „Barcoding Fauna Bavarica“, bei dem die Münchener Wissenschaftler alle bayerischen Tierarten genetisch erfassen und in einer Online-Bibliothek für Fachleute zur Verfügung stellen. Das Projekt ist Teil des internationalen DNA-Barcoding-Projektes iBOl mit Sitz in Kanada, welches das ehrgeizige Ziel verfolgt, alle Tierarten weltweit genetisch zu erfassen

Neue Hoffnung für den vom Aussterben bedrohten Nördlichen Wieselmaki aus Nordmadagaskar

Eine weltweite Studie über die Primaten-Bestände zeichnet ein deprimierendes Bild: Nach Angaben der Internationalen Naturschutzorganisation IUCN (vom 19.2.2010) sind weltweit 48 Prozent der 634 Primatenarten vom Aussterben bedroht. Von den jetzt identifizierten 25 am stärksten gefährdeten Arten (PDF der Publikation) geht es drei Arten besonders schlecht, von ihnen leben jeweils nur noch maximal 100 Individuen. Neben zwei Arten aus Vietnam ist darunter auch der Nördliche Wieselmaki (Lepilemur septentrionalis) aus Nord-Madagaskar. Diese nachtaktive Halbaffenart ist nur aus kleinen, verinselten Gebieten bekannt , wurde aber anscheinend im Trockenwald von Montagne des Francais von Kathrin und Frank Glaw gesichtet und fotografiert (siehe Foto). Dieser bei herpetologischen Exkursionen der ZSM im Jahr 2000 erbrachte fotografische Nachweis zeigt, dass das Verbreitungsgebiet viele Kilometer weiter nach Norden reichen könnte als bisher bekannt ist (siehe auch D’Cruze et al. 2007 ). Die genaue Identität dieser Population muss allerdings erst noch durch genetische Untersuchungen abgesichert werden. Zwar gibt der Fund Anlass zur Hoffnung, dass noch weitere unbekannte Populationen des Nördlichen Wieselmakis existieren, aber an seiner katastrophalen Gesamtsituation ändert dies wohl nur wenig. Denn obwohl Montagne des Francais inzwischen zum vorläufigen Schutzgebiet erklärt worden ist, wurden dort bei Untersuchungen in den Jahren 2007 und 2008 umfangreiche illegale Abholzungen festgestellt. Diese von der EAZA  finanziell unterstützten Studien belegen den insgesamt herausragenden biologischen Wert dieses Kalkmassivs, dessen Schutz aber völlig unzureichend ist.