Eine Wunde, die tief genug ist, hinterlässt eine Narbe, aber ein traumatisches Ereignis in der Geschichte einer Tierpopulation kann Spuren im Genom selbst hinterlassen. Während des mosambikanischen Bürgerkriegs von 1977 bis 1992 töteten die Menschen so viele Elefanten für ihr lukratives Elfenbein, dass sich die Tiere innerhalb einer Generation entwickelt zu haben scheinen. Das Ergebnis war, dass eine große Zahl jetzt von Natur aus ohne Stoßzähne ist.
Ein am Donnerstag in Science veröffentlichtes Papier hat die wahrscheinlich beteiligten zahnbildenden Gene enthüllt. Eines dieser Gene ist mit einem Syndrom bei Frauen verbunden, das abnormales Zahnwachstum verursacht. Sowohl bei Menschen als auch bei Elefanten ist die Mutation für Männer tödlich.
Obwohl die Entwicklung zum stoßzahnlosen Elefanten einige überlebende Elefanten vor Wilderern bewahren könnte, wird dies wahrscheinlich langfristige Folgen für die Bevölkerung haben.
Normalerweise haben sowohl männliche als auch weibliche afrikanische Elefanten Stoßzähne, die in Wirklichkeit ein Paar massiver Zähne sind. Aber einige werden ohne sie geboren. Bei starker Wilderei geben diese wenigen Elefanten ohne Elfenbein eher ihre Gene weiter. Forscher haben dieses Phänomen im Gorongosa-Nationalpark in Mosambik beobachtet, wo Elefanten ohne Stoßzähne heute ein alltäglicher Anblick sind.
Das heißt, weibliche Elefanten. Was noch niemand im Park gesehen hat, ist ein Männchen ohne Stoßzähne.
“Wir hatten eine Ahnung”, sagte Shane Campbell-Staton, Evolutionsbiologe an der Princeton University, dass jede genetische Mutation, die die Stoßzähne dieser Elefanten weggenommen hat, auch Männchen tötet.
Um mehr zu erfahren, begannen Dr. Campbell-Staton und seine Co-Autoren mit Langzeitdaten, darunter Videoaufnahmen von Gorongosas Elefanten aus der Vorkriegszeit.
Sie berechneten, dass schon vor dem Krieg fast jedes fünfte Weibchen ohne Stoßzähne war. Dies könnte frühere Konflikte und Wildereidruck widerspiegeln, sagte Dr. Campbell-Staton. In gut geschützten Elefantenpopulationen kann die Stoßzahnlosigkeit nur 2 Prozent betragen.
Heute ist die Hälfte der Weibchen von Gorongosa ohne Stoßzähne. Die Weibchen, die den Krieg überlebt haben, geben das Merkmal an ihre Töchter weiter. Die mathematische Modellierung zeigte, dass diese Änderung mit ziemlicher Sicherheit auf die natürliche Selektion zurückzuführen war und nicht auf einen zufälligen Zufall. In den Jahrzehnten, die den Krieg überspannten, hatten Weibchen ohne Stoßzähne mehr als fünfmal höhere Überlebenschancen.
Und das Muster der Stoßzahnlosigkeit in Familien bestätigte die Vermutung der Wissenschaftler: Es scheint eine dominante Eigenschaft zu sein, die von Frauen getragen wird und für Männer tödlich ist. Das bedeutet, dass ein Weibchen mit einer Kopie der zahnlosen Mutation keine Stoßzähne hat. Die Hälfte ihrer Töchter wird Stoßzähne haben und die andere Hälfte wird keine Stoßzähne haben. Von ihren Söhnen wird jedoch die eine Hälfte Stoßzähne haben und die andere Hälfte sterben, vielleicht vor der Geburt.
Das Team sequenzierte die Genome von 11 stoßzahnlosen Weibchen und sieben mit Stoßzähnen, um nach Unterschieden zwischen den Gruppen zu suchen. Sie suchten auch nach Stellen im Genom, die die Signatur der jüngsten natürlichen Selektion ohne die zufällige DNA-Umordnung, die im Laufe der Zeit stattfindet, zeigen. Sie fanden zwei Gene, die im Spiel zu sein schienen.
Beide Gene helfen beim Zahnaufbau. Dasjenige, das die Muster, die Wissenschaftler in der Natur sahen, am besten erklärt, heißt AMELX und befindet sich, wie das Team erwartet hatte, auf dem X-Chromosom. Dieses Gen ist auch an einem seltenen menschlichen Syndrom beteiligt, das bei Frauen winzige oder missgebildete Zähne verursachen kann – insbesondere die oberen Zähne zwischen den Vorderzähnen und den Eckzähnen, die den Stoßzähnen eines Elefanten entsprechen. Das menschliche Syndrom tötet auch Männer, weil es aus einem fehlenden DNA-Stück resultiert, das nicht nur das Zahngen, sondern auch andere wichtige Gene in der Nähe enthält.
Im Elefanten-Genom: „Wir wissen nicht, welche genauen Veränderungen diesen Verlust von Stoßzähnen in einem dieser Gene verursachen“, sagt Dr. Campbell-Staton. Das ist eines der Dinge, die die Forscher als nächstes herausfinden wollen.
Sie wollen auch lernen, wie das Leben eines Elefanten ohne Stoßzähne aussieht. Elefanten verwenden normalerweise ihre Stoßzähne, um Baumrinde für Nahrung abzustreifen, Löcher für Wasser zu graben und sich zu verteidigen. „Wenn Sie dieses wichtige Werkzeug nicht haben, wie müssen Sie dann Ihr Verhalten anpassen, um dies zu kompensieren?“ sagte Dr. Campbell-Staton.
Und die Zunahme der Stoßzahnlosigkeit kann nicht nur einzelne Elefanten betreffen, sondern die gesamte Population, sagte Dr. Campbell-Staton, da weniger Männchen geboren werden.
„Ich denke, es ist eine sehr elegante Studie“, sagte Fanie Pelletier, eine Populationsbiologin an der Université de Sherbrooke in Quebec, die nicht an der Forschung beteiligt war, aber einen begleitenden Artikel in Science verfasste. „Es ist auch eine sehr vollständige Geschichte. Alle Teile sind da“, sagte sie.
Dr. Pelletier hat in ihrer eigenen Forschung Dickhornschafe in Kanada untersucht. Als Trophäenjäger die Männchen mit den größten Hörnern ins Visier nahmen, entwickelten sich die Schafe zu kleineren Hörnern.
Die Veränderung bei Schafen sei subtil, sagte sie, im Gegensatz zum totalen Verlust der Stoßzähne der Elefanten. Und die genetische Veränderung der Elefanten hat ihre Probleme sogar noch verschlimmert, sagte Dr. Pelletier. Selbst wenn die Wilderei morgen aufhörte, würde die Stoßzahnlosigkeit indirekt weiterhin Männer töten, und es könnte lange dauern, bis die Häufigkeit dieses Merkmals auf ein normales Niveau sinkt.
Dr. Campbell-Staton stimmte zu, dass die Elefanten sich zwar entwickelt haben, um vor Wilderern sicherer zu sein, dies jedoch keine Erfolgsgeschichte ist.
„Ich denke, es ist einfach, wenn man Geschichten wie diese hört, um nach Hause zu kommen und zu denken: ‚Oh, alles ist in Ordnung, sie haben sich weiterentwickelt und jetzt sind sie besser und sie können damit umgehen‘“, sagte er. Aber die Wahrheit ist, dass Arten einen Preis für die schnelle Evolution zahlen.
“Auswahl hat immer ihren Preis”, sagte er, “und dieser Preis kostet Leben.”