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Universität Basel

20. August 2008

Genetische Vielfalt schützt Wasserflohpopulationen vor Parasiten

Parasiten von Wasserflöhen können sich leichter verbreiten, wenn die genetische Vielfalt in der Wirtspopulation gering ist. Dies zeigen Forscher der Universität Basel und weisen damit erstmals den aus der Landwirtschaft bekannten Monokultur-Effekt bei Tieren nach. Die Fachzeitschrift «Ecology Letters» veröffentlicht die Forschungsergebnisse in ihrer Septemberausgabe.

Der Monokultur-Effekt ist im Ackerbau gut bekannt: Der grossflächige und langjähriger Anbau nur eine einzigen Sorte von Mais, Reis oder Kartoffeln begünstigt die Ausbreitung von Schädlingen und Krankheitserregern. Umgekehrt sind demnach Populationen mit hoher genetischer Vielfalt weniger von Krankheiten und Parasiten betroffen als solche mit geringer genetischer Diversität.



Bisher war unklar, ob dieser Effekt auch bei Tieren zutrifft, die sich in Bezug auf Parasiten stark von Pflanzen unterscheiden. Unter anderem sind die meisten Tiere mobil, und oft finden zwischen verschiedenen Individuen soziale Interaktionen statt. Beides kann die Übertragung von Parasiten begünstigen und so die Epidemiologie beeinflussen. Zudem könnte der Monokultur-Effekt auf die künstliche Situation in der Landwirtschaft zurückzuführen sein: Nutzpflanzensorten sind speziell auf hohe Erträge gezüchtet, wodurch allenfalls andere Eigenschaften verloren gegangen sein könnten. Um den Monokultur-Effekt besser verstehen zu können, sind Experimente an naturnahen Populationen nötig.



Quasi-natürliche Bedingungen


In ihrem Langzeitexperiment studierten Dr. Florian Altermatt und Prof. Dieter Ebert vom Zoologischen Institut der Universität Basel, wie sich Parasiten in Tierpopulationen von geringer und von hoher genetischer Diversität ausbreiten.



Über drei Jahren untersuchten sie Wasserflöhe der Gattung

Daphnia,

die sie unter halbnatürlichen Freilandbedingungen in der Zoologischen Station Tvärminne in Südfinnland hielten. Als Parasit verwendeten die Forscher ein Mikrosporidium

(Octosporea bayeri),

das in der Körperflüssigkeit und im Fettkörper der Wasserflöhe lebt. Die Wasserflohpopulationen wurden in Kübeln gehalten, wobei Wasser und Umweltbedingungen dem natürlichen Habitat – den so genannten Schärentümpeln – entsprachen.



Erkenntnisse für den Artenschutz


Die Basler Forscher konnten erstmals zeigen, dass sich Parasiten in Wirtspopulationen von geringer genetischer Diversität besser ausbreiten als in Wirtspopulationen von hoher genetischer Diversität. Dieser Effekt war über die ganze Dauer von drei Jahren erkennbar.



Ausserdem konnten sie mithilfe von genetischen Markern nachweisen, dass sich die Wasserflohpopulationen auch am Ende des Experiments in ihrer genetischen Diversität unterschieden. Daraus folgerten die Forscher, dass der Monokultur-Effekt nicht nur in landwirtschaftlichen Kulturen, sondern auch in natürlichen Populationen eine Rolle spielt. Diese Erkenntnisse sind zum Beispiel für den Artenschutz wichtig: Populationen von gefährdeten Arten sollten eine hohe Diversität aufweisen, um besser gegen Parasitenepidemien geschützt zu sein.



Originalbeitrag

Florian Altermatt and Dieter Ebert


Genetic diversity of Daphnia magna populations enhances resistance to parasites

Ecology Letters, (2008) 11: 918–928 | doi: 10.1111/j.1461-0248.2008.01203.x

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