Tiere

Eukalyptustoleranz ist für Koalas Fluch und Segen

Mit der Sequenzierung ihres Genoms wurden den Tieren ein paar wichtige Geheimnisse entlockt. Mittwoch, 4 Juli

Von Alejandra Borunda

Koalas sind im Grunde wirklich seltsame kleine Tiere. Sie sind hyperspezialisiert und auf die Eukalyptuswälder Australiens angewiesen, wo sie sich irgendwie mit dem Verzehr giftiger Blätter durchschlagen. Sie schlafen fast den ganzen Tag, ihre Jungtiere fressen den Kot ihrer Mutter und sie sterben an Krankheiten, die für andere Tiere kein großes Problem darzustellen scheinen.

Jetzt hat ein Forscherteam das Koalagenom sequenziert und so verschiedene Erkenntnisse über eines der bekanntesten Tiere Australiens gewonnen. Die Wissenschaftler haben entdeckt, wie Koalas von Eukalyptusblättern satt werden, wie sie die Blätter mit dem geringsten Giftgehalt erschnüffeln und warum sie so empfänglich für Krankheiten wie Chlamydien sind.

In den meisten Regionen Australiens hat die Zahl der Koalas in den letzten Jahrzehnten jäh abgenommen. Die Eukalyptuswälder, die sie bewohnen, wurden gerodet, um Platz für Bauprojekte zu schaffen. Noch dazu breiteten sich diverse Krankheiten unter den Tieren aus.

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Rebecca Johnson ist eine Genetikerin am Australian Museum in Sydney und die Hauptautorin der Studie, die in „Nature Genetics“ erschien. Sie erhielt laufend Anrufe von Regierungsvertretern und Baugesellschaften, die um ihren Rat fragten. Sie wollten wissen, welchen Beitrag sie leisten konnten, um eine gesunde und genetisch vielfältige Koalapopulation im ganzen Land zu erhalten.

Welch bessere Möglichkeit, diese Fragen zu beantworten, als das Genom der Tiere zu sequenzieren? Das sind die besten Informationen, „wenn man versucht, die genetische Vielfalt innerhalb einer Art zu verfolgen und zu verstehen“, sagt sie.

Also trommelte sie ein Team aus Spezialisten aus aller Welt zusammen, die das genetische Puzzle Stück für Stück zusammensetzten. „Man braucht wirklich ein Dorf, um ein Genom zu sequenzieren“, sagt Johnson. „Aber es ist wirklich nicht schwer, die Leute dazu zu bewegen, an Koalas zu arbeiten, weil sie ziemlich niedlich sind.“

Niedlich – und ziemlich seltsam. Koalas leben von zähen Eukalyptusblättern, die so viel Toxin enthalten, dass sie für alle anderen Lebewesen praktisch ungenießbar sind. Koalas haben aber die Fähigkeit entwickelt, die Toxine so schnell auszuscheiden, dass sie pro Tag bis zu einem halben Kilogramm der Blätter verzehren können, ohne dadurch Schaden zu nehmen.

Allerdings enthalten die Blätter kaum Kalorien, sodass die Tiere 22 Stunden am Tag schlafen oder ruhen.

Johnson und ihr Team entdeckten, dass der Teil des Koalagenoms, der für die Entgiftung von Proteinen zuständig ist, doppelt so groß wie bei anderen Säugetieren ist. Sie vermuten, dass sich der entsprechende Abschnitt irgendwann in ferner Vergangenheit versehentlich dupliziert haben muss. Nach der Verdoppelung wurden die zusätzlichen Gene durch den Selektionsdruck in neue Richtungen gedrängt und verbesserten das Entgiftungssystem des Koalas. Es konnte dann die schädlichen Eukalyptusmoleküle effizienter aus dem Körper des Tieres entfernen.

„Das ist Koevolution“, erklärt Miriam Shiffman, eine Forscherin am MIT, die untersucht hat, wie das Mikrobiom im Darm des Koalas zur Verarbeitung der Eukalyptusblätter beiträgt. Die Pflanzen entwickeln einen „komplexen Cocktail aus Chemikalien“, um nicht gefressen zu werden, und die Koalas entwickeln noch bessere Möglichkeit, um damit fertigzuwerden.

TOXINSCHNÜFFLER

Das Team lernte auch etwas darüber, wie Koalas ihre Nahrung auswählen. Jahrelang haben Forscher beobachtet, wie Koalas an Blättern schnüffeln und dann manche fressen, während sie andere wegwerfen. Sie vermuteten, dass die Tiere irgendwie anhand des Geruchs ausmachen können, wie giftig oder nahrhaft einzelne Blätter sind.

Und tatsächlich: In den Teilen des Genoms, die das Riechorgan des Koalas kontrollieren, fanden sie zahlreiche zusätzliche Gene. Diese könnten den Tieren dabei helfen, die subtilen Unterschiede zwischen den Bestandteilen zu erschnüffeln, die dem Eukalyptus seinen typischen Geruch verleihen.

Koalas sind sehr gut darin, giftige Pflanzenmoleküle aus ihrem System zu spülen – aber leider wirkt sich diese Eigenschaft auch auf Medikamente aus. Noch dazu bringen Antibiotika ihr Mikrobiom im Darm durcheinander, sodass sie die Eukalyptusblätter nicht mehr so gut verwerten können und langsam verhungern.

Das erschwert es Tierärzten und Wissenschaftlern, die Tiere zu behandeln, wenn sie sich mit Krankheiten wie Chlamydien anstecken. Normale Medikamente, die auch bei Menschen oder anderen Beuteltieren zum Einsatz kämen, funktionieren einfach nicht. Viele Forscher haben jahrelang versucht, eine wirksame Chlamydien-Impfung für Koalas zu entwickeln.

„Unsere ganzen Bemühungen in der Koalaforschungsgemeinde, einen Impfstoff zu entwickeln […], waren immer dadurch beschränkt, dass wir nicht genug über ihr Immunsystem wussten“, sagt Willa Huston, eine Mikrobiologin an der University of Technology Sydney. „Nun, da wir ein Verständnis der Tausenden Gene haben, die an der Immunreaktion beteiligt sind, können wir mit wissenschaftlichen Methoden einen gezielten Impfstoff entwickeln.

Koalas leiden auch an einem Retrovirus, der HIV ähnelt. Er schwächt ihr Immunsystem und macht sie noch anfälliger für Krankheiten wie Chlamydien und Krebs. Manchmal schlüpfen diese Retroviren einfach heimlich in den genetischen Code. Die Forscher fanden heraus, dass sich im Laufe der Evolutionsgeschichte Dutzende Male Retroviren in die Koalas eingeschlichen hatten. Auch heutzutage haben die Tiere noch mit solchen Angriffen zu kämpfen.

Alle der aktuell in Queensland getesteten Koalas tragen irgendeine Version des Retrovirus in sich. Einige der modernen Virenstämme wirken sich aber verheerender aus als die alten Varianten. Durch die Arbeit mit dem Genom können Forscher diese Stämme im Auge behalten, erklärt Johnson. Dadurch bietet sich Wissenschaftlern auch eine Basis, auf der sie einen besseren Impfstoff entwickeln können.

Der genaue Blick auf den Gencode könnte Artenschützern auch dabei helfen herauszufinden, wie sie wenigstens einen Teil des fragmentierten und gefährdeten Bestands genetisch vielfältig halten können.

Koalas sind in der heutigen Zeit einer Vielzahl von Bedrohungen ausgesetzt, wie Shannon Kjeldsen erklärt, eine Genetikerin der James Cook University in Queensland. Durch genetische Vielfalt kann der Bestand besser mit verschiedenen Schwierigkeiten umgehen. Aber wenn die Population inzüchtig wird, „wird die Art als Ganzes schlechter darin, mit neuen Herausforderungen umzugehen“, sagt sie. Mit dem Genom als Referenz können die Biologen nun verfolgen, was in den verschiedenen Koalakolonien passiert – und wissen im Zweifelsfall, wann sie eingreifen müssen.

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