Antike Elefanten und Mastodonten hatten keine Probleme mit dem Entbeinen zwischen verschiedenen Arten

Die Geschichte der Elefanten – von den gigantischen Wollmammuts bis zu den modernen waldbewohnenden Dickhäutern – ist komplizierter, als wir dachten. Eine Analyse der Genome moderner und alter Elefanten zeigt, dass Kreuzung und Hybridisierung ein wichtiger Aspekt der Elefantenevolution waren.

Neue Forschungsergebnisse, die heute in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurden, zeigen, dass alte Elefanten sehr wohl das Produkt von Kreuzungen zwischen verschiedenen Arten waren. Elefanten – sowohl die aus der antiken Vergangenheit als auch die heute lebenden – wurden durch diese Paarungspraxis geformt, aber die beiden verbliebenen Elefantenarten haben damit nichts mehr zu tun.

Interzucht zwischen eng verwandten Säugetierarten ist ziemlich häufig. Gute Beispiele dafür sind Braunbären und Eisbären, Sumatra- und Borneo-Orang-Utans sowie eurasische Goldschakale und Grauwölfe. Die Evolution leistet gute Arbeit bei der Schaffung vorteilhafter neuer Merkmale durch zufällige Mutation, aber es gibt nichts Besseres als die Kreuzung, bei der die Merkmale zweier verschiedener Arten miteinander vermischt werden. Und tatsächlich waren unsere Vorfahren in der Antike auch an dieser Art der Kreuzung interessiert, denn der anatomisch moderne Mensch hat es mit Neandertalern und Denisovanern getrieben. In gewisser Weise sind wir also auch eine Art Hybrid-Spezies.

Elefanten haben, wie die neue Studie zeigt, eine ähnliche Vergangenheit – wenn auch in einem bisher nicht gewürdigten Maße.

„Kreuzungen können erklären, warum Mammuts in so unterschiedlichen Umgebungen und über einen so langen Zeitraum so erfolgreich waren“, sagte Hendrik Poinar, Evolutionsgenetiker der McMaster University und Mitautor der Studie, in einer Erklärung. „Wichtig ist, dass diese genomischen Daten uns auch zeigen, dass die Biologie chaotisch ist und dass die Evolution nicht in einer organisierten, linearen Weise abläuft.“

Für die Studie sequenzierte die Hauptautorin Eleftheria Palkopoulou von der Harvard Medical School zusammen mit Kollegen von McMaster, dem Broad Institute des MIT und Harvard, der Universität Uppsala und der Universität Potsdam 14 Genome von mehreren lebenden und ausgestorbenen Elefantenarten, darunter mehrere Wollmammut-Genome, ein Genom des Kolumbianischen Mammuts (eine wissenschaftliche Premiere), mehrere Genome des Asiatischen Elefanten, ein Paar Genome des Afrikanischen Waldelefanten, zwei Genome des Elefanten mit geradem Stoßzahn, zwei Genome des Afrikanischen Savannenelefanten und erstaunlicherweise auch einige Genome des Amerikanischen Mastodons (das technisch gesehen kein Elefant ist). Unglaublich ist, dass die Forscher in der Lage waren, qualitativ hochwertige Genome aus Proben zu gewinnen, die nicht eingefroren wurden und mehr als 100.000 Jahre alt sind; Gensequenzen wurden aus Knochenstücken und Zähnen extrahiert, die in gut erhaltenen Überresten gefunden wurden.

„Die kombinierte Analyse der genomweiten Daten all dieser alten Elefanten und Mastodonten hat den Vorhang über die Populationsgeschichte der Elefanten gelüftet und eine Komplexität enthüllt, die uns vorher einfach nicht bewusst war“, so Poinar.

So haben die Forscher beispielsweise herausgefunden, dass der uralte Geradstoßelefant – eine ausgestorbene Art, die vor 780.000 bis 50.000 Jahren in Europa umherstreifte – eine hybride Art war, wobei Teile seiner DNA Ähnlichkeiten mit einem uralten afrikanischen Elefanten, dem Wollmammut und Waldelefanten aufwiesen, von denen es letztere heute noch gibt. Außerdem fanden sie weitere Beweise für die Annahme, dass sich zwei Mammutarten – das kolumbianische Mammut und das Wollhaarmammut – miteinander gekreuzt haben. Diese Idee wurde erstmals von Poinar im Jahr 2011 geäußert. Trotz ihrer unterschiedlichen Lebensräume und Größen begegneten sich diese Tiere wahrscheinlich in der Nähe von Gletschergrenzen und in gemäßigten Regionen Nordamerikas. In der Tat sollte es nicht überraschen, dass diese alten Elefanten häufig aufeinander trafen; eine Zeit lang hatten Mammuts ein Territorium, das sich vom heutigen Portugal und Spanien bis zur Ostküste der USA erstreckte.

Die Forscher fanden auch heraus, dass die beiden noch lebenden Elefantenarten, der Wald- und der Savannenelefant, vor etwa 2 bis 5 Millionen Jahren von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen, aber in den letzten 500.000 Jahren fast völlig isoliert gelebt haben. Obwohl sie in benachbarten Lebensräumen leben, vermischen sich diese Elefanten nicht gerne.

„Aus Beobachtungen wussten die Menschen, dass sich Savannen- und Waldelefanten nicht oft kreuzten. Und wenn sie es doch taten, überlebten die Nachkommen nicht gut“, sagte Rebekah Rogers, eine Evolutionsgenetikerin in Berkeley, die nicht an der neuen Studie beteiligt war, gegenüber Gizmodo. „Diese Arbeit sagt uns, dass die Elefanten nicht hinter unserem Rücken herumschlichen oder ihre Gene in geringerem Maße weitergaben. Die Genetik deutet darauf hin, dass die Rate der erfolgreichen Kreuzung sehr niedrig war.“

Rogers sagte, dass die Studie uns auch zeigt, dass das, was wir als große physische Unterschiede ansehen, für die Elefanten vielleicht gar keine so großen Unterschiede sind.

„Wenn wir Mammuts mit Elefanten vergleichen, fallen uns sofort ihr Fell, ihr Buckel und Unterschiede in ihrem Kreislaufsystem auf“, sagte sie. „Diese Arbeit legt nahe, dass sie sich erfolgreicher gekreuzt haben als afrikanische Savannenelefanten und Waldelefanten, die für uns so ähnlich aussehen.“

Rogers ist besonders begeistert, dass die Forscher genetische Sequenzdaten für einen Elefanten aus Borneo erhalten konnten. Es handelt sich dabei um sehr kleine Populationen, die seit geraumer Zeit isoliert sind, und die Ergebnisse der neuen Studie entsprechen dieser Realität, indem sie ihre sehr geringe genetische Vielfalt offenlegen.

„Das ist eine ziemlich coole Studie“, sagte Vincent J. Lynch, ein Evolutionsgenetiker von der University of Chicago, der nicht an der Forschung beteiligt war, gegenüber Gizmodo. „Die Arbeit ist gut und ich sehe keine ernsthaften Einschränkungen oder Vorbehalte.

Für Lynch war der überraschendste Aspekt der Studie, wie viel Hybridisierung es in der Geschichte der Elefanten gab, vor allem zwischen Hauer- und Wollmammutarten. Er sagt auch, die neue Studie sei ein großartiges Beispiel für offene Wissenschaft.

„Das Genom des Afrikanischen Elefanten wurde 2005 öffentlich gemacht und erst mit dieser Arbeit formell veröffentlicht“, sagte er gegenüber Gizmodo. „Das sind 13 Jahre, in denen wir und andere Leute das Genom des Afrikanischen Elefanten in unserer eigenen Forschung nutzen konnten. Bei der alten Methode wäre das Genom hinter verschlossenen Türen geblieben, und nur einige wenige hätten Zugang gehabt. Die Freigabe des Genoms im Jahr 2005 gibt der Gemeinschaft die Chance, die Wissenschaft voranzubringen, während die Autoren die harte Arbeit der Sequenzierung all dieser anderen Elefantengenome für ihre Studien leisten.“

Mit Blick auf die Zukunft möchten die Forscher erforschen, wie (und ob) die Vermischung genetischer Merkmale für die Evolution der Elefanten von Vorteil gewesen sein könnte, wie z.B. eine erhöhte Toleranz gegenüber hügeligen Lebensräumen und Klimaveränderungen.