Einfach Dinge tun, die „für Affen unerträglich“ sind! Was ist mit den Goldmeerkatzen in Yunnan, Guizhou und Sichuan los?

Der Goldmeerkatzenaffe ist ein sehr berühmter, seltener Primat und jeder hat wahrscheinlich schon einmal von seinem Namen gehört. Tatsächlich gibt es jedoch nicht nur eine Art Goldstumpfnasenaffen, sondern fünf . Darüber hinaus haben nicht alle Goldstumpfnasenaffen goldenes Fell. Unter ihnen ist der Guizhou-Goldstumpfnasenaffe (Rhinopithecus brelichi), bekannt als „einziges Kind der Welt“, eine Mischung aus Schwarz und Gold. Das Haar auf seinem Kopf und den Deltamuskeln ist eher golden, während das Haar an seinen Gliedmaßen komplett schwarz ist, was ihm ein ganz besonderes Aussehen verleiht.

Rhinopithecus brelichi, der Graue Stumpfnasenaffe | Foto: Li Guiyun

Vor kurzem wurde im renommierten Wissenschaftsjournal Science eine Sonderausgabe des von chinesischen Wissenschaftlern initiierten Primatengenomprojekts veröffentlicht. Es erklärte nicht nur den Ursprung des schwarz-goldenen Fells des Guizhou-Goldaffen, sondern fand auch die Vorfahren des Guizhou-Goldaffen . Darüber hinaus ist die Geschichte dahinter ziemlich verworren.

Affe mit Stupsnase

Goldmeerkatzen gehören zur Familie der Blattaffen. Die Köpfe dieser Affenart sehen oft etwas spitz aus. Sie ernähren sich hauptsächlich von Pflanzen und das Kauen von Blättern gehört zur täglichen Routine. Das Primatengenomprojekt rekonstruierte die Verbreitungswege der Langschwanz-Affen in Asien während der letzten acht Millionen Jahre und widerlegte damit die Hypothese, dass sie von Norden nach Ostasien gelangten. Man geht vielmehr davon aus, dass sie nach Norden durch die südlichen Ausläufer des Himalaya nach Ostasien und nach Süden nach Südostasien zogen . Und vor etwa 7,5 Millionen Jahren begannen die Stumpfnasenaffen, zu denen auch die Goldstumpfnasenaffen gehören, aufzusteigen und wurden zu einer der Hauptkräfte unter den asiatischen Langohraffen.

Warum heißt er „Fremdnasenaffe“? Denn die vier Gattungen der Stumpfnasenaffen können zusammen – die Goldstumpfnasenaffen eingeschlossen – keine perfekte Nase bilden – ja, das gilt auch für die Goldstumpfnasenaffen . Ihr offizieller Name ist Rhinopithecus, was so viel bedeutet wie „Nasenlöcher zeigen zum Himmel“.

Auch der berühmte Sichuan-Goldaffe hat seine Nasenlöcher nach oben gerichtet. Glauben Sie, dass bei Regen Wasser eindringt? ｜TuChong Creative

Die nach oben gerichteten Nasenlöcher bedeuten nicht, dass die Goldstumpfnasenaffen arrogant sind. Es ist nur so, dass ihr Nasenrücken ein wenig schief ist. Im Laufe der langen Evolution ist der Nasenrücken vollständig degeneriert und verschwunden , wodurch die Nase kürzer geworden ist und die Nasenlöcher etwas nach oben gerichtet aussehen, was einer verbesserten Belüftung in Plateaubereichen förderlich ist . Tatsächlich sind Goldstumpfnasenaffen unter den Affen relativ sanftmütig und haben ein gutes Temperament. Sie können große Gruppen bilden. Das Primatengenomprojekt erklärt auch den Ursprung dieses Merkmals der Goldstumpfnasenaffen aus der Perspektive molekularer Mechanismen, das möglicherweise mit der Anpassung an kaltes Klima zusammenhängt.

Sprechen wir über die Fellfarbe des Goldmeerkatzen. Tatsächlich ist der Sichuan-Goldstumpfnasenaffe (R. roxellana), der in Sichuan, Shaanxi, Gansu und Shennongjia in der chinesischen Provinz Hubei vorkommt, der einzige Affe mit goldenem Fell . Es handelt sich um die erste entdeckte Goldstumpfnasenart und daher auch der Name des Goldstumpfnasenaffen. Obwohl der Yunnan-Stumpfnasenaffe (R. bieti), der Nujiang-Stumpfnasenaffe (R. strykeri) und der Vietnam-Stumpfnasenaffe (R. avunculus) Goldaffen genannt werden, ist ihr Fell hauptsächlich schwarz oder eine Mischung aus Schwarz und Weiß.

Verbreitungsgebiete der fünf Goldstumpfnasenaffenarten | Bild bereitgestellt von Yu Lis Forschungsteam und anderen

Der Guizhou-Goldstumpfnasenaffe ist der dritte Fall; er hat sowohl goldenes als auch schwarzes Fell . Auch der Guizhou-Goldaffe ist äußerst selten. Derzeit gibt es mehr als 2.400 Große Pandas, aber nur etwa 850 Guizhou-Goldmeerkatzen. Sein Verbreitungsgebiet ist außerdem besonders begrenzt, es kommt nur im Fanjing-Gebirge im Norden von Guizhou vor und wird „das einzige Kind der Welt“ genannt.

Da fragt man sich, woher das einzigartige Haar des Guizhou-Goldaffen kommt. Wie ist der Goldstumpfnasenaffe entstanden, der nur eine so begrenzte Verbreitung hat? Welche Verwandtschaft besteht zu anderen Arten von Goldstumpfnasenaffen? Wie ist diese Art entstanden?

Klassische Züchtung und Hybridzüchtung

In der klassischen Evolutionstheorie wurde eine ursprüngliche Population in mehrere unabhängige Populationen aufgeteilt, die aufgrund von Faktoren wie Migration und Umweltveränderungen nicht in der Lage waren, miteinander zu kommunizieren. Jede Population akkumulierte unterschiedliche Mutationen und wurde anders. Selbst wenn sie sich anschließend wieder treffen, können sie keine fruchtbaren Nachkommen zeugen. Dies ist eine Folge der reproduktiven Isolation aufgrund der geografischen Isolation . Auf dieser Grundlage glaubte Ernst Walter Mayr, dass der Schlüssel zur Definition einer Art darin liegt, ob eine Population reproduktiv von anderen Populationen isoliert werden kann, d. h., das Auftreten einer reproduktiven Isolation markiert die Entstehung einer neuen Art . Dieses Argument wurde von unzähligen Menschen als Leitprinzip angesehen, wurde in Schulbücher aufgenommen und ist der Öffentlichkeit wohlbekannt.

Aus diesem Grund wird der Evolutionsprozess oft als Evolutionsbaum beschrieben – eine baumartige Struktur, in der sich eine gemeinsame Vorfahrenpopulation im Laufe der Zeit immer weiter verzweigt. Diese Baumstruktur, in der sich die einzelnen Zweige nicht kreuzen, zeigt uns, dass die Vorfahren aller in jedem historischen Stadium existierenden Arten aus derselben Population stammen. Heutzutage ist der Artenevolutionsbaum eines der am häufigsten von Biologen verwendeten Werkzeuge, wenn es um die Diskussion der Artenevolution geht.

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Später erkannte man nach und nach, dass auch die Hybridisierung zwischen Arten einer der Mechanismen für die Entstehung neuer Arten ist . Insbesondere im Prozess der Pflanzenevolution gilt die hybride Artbildung als eine wichtige Artbildungsart, die üblicherweise in drei Formen unterteilt werden kann: polyploide Artbildung, homoploide hybride Artbildung und introgressive hybride Artbildung.

Bei der Polyploidie handelt es sich um den Vorgang, bei dem die Chromosomen beider Elternarten erhalten bleiben, wodurch sich das genetische Material verdoppelt und es schnell zu einer reproduktiven Isolation von den Eltern kommt, wodurch eine neue Art entsteht. Beispielsweise stammt die tetraploide Primula kewensis aus der Kreuzung zweier diploider Arten, P. verticillata und P. floribunda. Allerdings kommt diese Methode normalerweise nur bei genetischen Systemen mit relativ hoher „Kompatibilität“ wie Pflanzen vor und kommt bei Tieren fast nie vor. Weder durch homoploide Hybridisierung noch durch Introgression wird sich das genetische Material verändern, sondern es entsteht durch Rekombination lediglich eine „mosaik-/fleckenartige“ genetische Zusammensetzung. Bei der Introgression kreuzen sich die Nachkommen mehrmals mit mindestens einer Elternart, bevor eine neue Art entsteht.

Hybride Kew-Primula-Halbprimeln

Botaniker sind mit der Hybridisierung sehr vertraut. Aber wenn es um die Evolution der Tiere geht, haben Zoologen eine andere Ansicht. Früher glaubte man allgemein, dass Tiere sich selten kreuzen .

Bei der Analyse immer umfangreicherer Genomdaten von Arten haben Zoologen jedoch festgestellt, dass innerhalb vieler Gruppen die reproduktive Isolation zwischen den Arten nicht so stark ist wie angenommen und dass es sehr wahrscheinlich zu Hybridisierungen kommt. Schmetterlinge, Wölfe, Paviane, Vögel und Bären gehören zu den Gruppen, von denen bekannt ist, dass sie eine schnelle adaptive Radiation durchgemacht haben, eine gewaltige Explosion neuer Arten in kurzer Zeit.

Bei diesem Evolutionsprozess entstehen manche Arten aus der interspezifischen Hybridisierung zwischen zwei oder mehr verschiedenen Arten und sind nicht die Nachkommen einer einzigen ursprünglichen Art . An diesem Punkt kann die einfache Baumstruktur den Evolutionsprozess der Art tatsächlich nicht mehr genau beschreiben.

Welchen Entstehungsprozess hat die Art der Goldmeerkatzen also durchlaufen? Wie ist der Guizhou-Goldstumpfnasenaffe entstanden?

Eine unerwartete, aber vernünftige Schlussfolgerung

Der Guizhou-Goldmeerkatzentyp ist höchstwahrscheinlich ein Beispiel für Hybridisierung in der Natur.

Im Rahmen eines Projekts des Primatengenomprojekts stellte das Team um den Forscher Yu Li von der Yunnan-Universität in Zusammenarbeit mit mehreren Forschungsteams eine hochwertige Referenzgenomsequenz für den Yunnan-Stumpfnasenaffen zusammen und führte eine populationsgenetische Analyse der gesamten Genomdaten von 106 Proben aller fünf Arten von Goldstumpfnasenaffen durch.

Die Ergebnisse zeigten, dass das Genom des Guizhou-Goldaffen gemischte genetische Komponenten aus zwei Linien aufweist: der Sichuan-Goldaffenpopulation und der Vorfahrenpopulation des Yunnan-Goldaffen/Nujiang-Goldaffen , die den Eltern des Guizhou-Goldaffen entsprechen. Dies unterscheidet sich jedoch von der normalen Paarung. Im Allgemeinen liegt das Verhältnis des genetischen Materials der Eltern zu den Nachkommen bei etwa 1:1, aber ein größerer Teil des Genoms des Guizhou-Goldmeerkatzen stammt vom Sichuan-Goldmeerkatzen-Elternteil. Mit anderen Worten, aus der Perspektive des Genoms ähnelt der Guizhou-Goldmeerkatzen eher dem Sichuan-Goldmeerkatzen . Dies ist wahrscheinlich der Grund, warum er in früheren Studien allgemein als Schwesterart des Sichuan-Goldstumpfnasenaffen angesehen wurde.

Die Forscher führten Ahnensimulationen durch, indem sie vom Genom aus rückwärts arbeiteten. Die Ergebnisse zeigen, dass das Evolutionsmuster des Guizhou-Stumpfnasenaffen wahrscheinlich wie folgt aussieht:

Vor etwa 1,87 Millionen Jahren kam es zu einer Hybridisierung zwischen der ursprünglichen Population der Sichuan-Goldstumpfnasenaffen und der ursprünglichen Population der Yunnan-Goldstumpfnasenaffen/Nujiang-Goldstumpfnasenaffen , aus der die ursprüngliche Population der Guizhou-Goldstumpfnasenaffen hervorging.

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In späteren Jahren wurden beim Guizhou-Stumpfnasenaffen, der einen hybriden Ursprung hatte , die genetischen Komponenten seiner verschiedenen Eltern untersucht , um die Stabilität der biologischen Funktionen des Genoms wiederherzustellen oder aufrechtzuerhalten.

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Darüber hinaus gab es zwei Hybridisierungsereignisse zwischen den gemeinsamen Vorfahren des Guizhou-Goldaffen, des Sichuan-Goldaffen und des Yunnan-Goldaffen/Nujiang-Goldaffen.

Diese Geschichte klingt zwar etwas chaotisch, erklärt aber gut , warum das genetische Material verschiedener Elternarten im Genom des Guizhou-Goldmeerkatzen unausgewogen ist .

Die Evolution der Guizhou-Stumpfnasenaffen | Foto bereitgestellt von Yu Lis Forschungsteam

Als nächstes stellt sich die Frage nach der Haarfarbe des Guizhou-Goldaffen. Forscher haben Gene entdeckt, die mit der Entstehung der besonderen Mosaik-Fellfarbe des Guizhou-Goldstumpfnasenaffen in Zusammenhang stehen. Studien haben ergeben, dass die Farbe des Haars des Goldmeerkatzen durch das Verhältnis von Phäomelanin und Eumelanin im Melanin bestimmt wird . Ist der Anteil an Phäomelanin hoch, erhält das Haar eine goldene Farbe. Wenn der Phäomelaninanteil niedrig ist, entstehen schwarze Haare. Der Kopf und der Deltamuskel des Guizhou-Stumpfnasenaffen weisen einen höheren Anteil an Phäomelanin auf, wodurch sie golden erscheinen; Die Gliedmaßen weisen einen geringeren Anteil an Phäomelanin auf, wodurch sie schwarz erscheinen. Yu Li und andere entdeckten fünf Gene, die mit der Melaninsynthese im Guizhou-Goldmeerkatzenstamm in Zusammenhang stehen. Sie haben unterschiedliche Ursprünge: Die Gene SLC45A2, MYO7A und ELOVL4 stammen vom Sichuan-Goldmeerkatzenstamm, während die Gene PAH und APC vom gemeinsamen Vorfahren der Yunnan-Goldmeerkatzen und der Nujiang-Goldmeerkatzenstammen. Gerade aufgrund der Rekombination von Melaninsynthesegenen aus verschiedenen Quellen im Genom des Guizhou-Goldstumpfnasenaffen verfügt der Guizhou-Goldstumpfnasenaffe über eine einzigartige Mosaikfellfarbe.

Wie also konnte der Guizhou-Goldstumpfnasenaffe eine reproduktive Isolation von den beiden anderen Arten entwickeln und schließlich zu einer unabhängigen Art werden?

Vielleicht ging es ursprünglich um die Haarfarbe . Eine der Erklärungen könnte die sexuelle Selektion sein – das Fell der Goldstumpfnasenaffen unterscheidet sich von dem der beiden anderen Arten. Eine große Möglichkeit besteht darin, dass bei den Sichuan-Goldstumpfnasenaffen Individuen mit goldenem Haar beim anderen Geschlecht oft beliebter sind; Bei den Yunnan-Goldstumpfnasenaffen oder Nujiang-Goldstumpfnasenaffen haben Individuen mit schwarzem Fell oft größere Vorteile bei der Partnerwahl. und bei den Guizhou-Goldstumpfnasenaffen bevorzugen sie Individuen mit goldenen Köpfen und schwarzen Gliedmaßen. Dadurch wird eine Isolierung vor der Paarung geschaffen.

Um es ganz offen zu sagen: Sie mögen sich einfach nicht und sind nicht der Typ des anderen. Abgebildet ist der Yunnan-Goldaffe | Tuchong Creative

Neben der Isolation vor der Paarung könnte auch die Isolation nach der Paarung zur evolutionären Unabhängigkeit des hybriden Guizhou-Stumpfnasenaffen von seinen beiden Eltern beigetragen haben . Was beispielsweise die mit Fortpflanzungsmerkmalen in Zusammenhang stehenden Gene betrifft, sind im Genom des Guizhou-Goldmeerkatzen 31 Gene enthalten, die vom Sichuan-Goldmeerkatzenstamm geerbt wurden, und 36 Gene, die vom anderen Elternteil geerbt wurden. Basierend auf diesen beiden reproduktionsbezogenen funktionellen Gensätzen könnte es dem Guizhou-Stumpfnasenaffen möglich sein, sich mit seinen beiden Eltern zu kreuzen, um nach der Paarung eine Isolation zu erreichen und schließlich eine unabhängige Art zu bilden.

Der Evolutionsprozess des Guizhou-Goldstumpfnasenaffen beweist, dass Säugetiere durch Hybridisierung neue Arten bilden können. Der Erfolg dieser Forschung zeigt auch, dass das von chinesischen Wissenschaftlern initiierte Primatengenomprojekt über unbegrenztes Potenzial verfügt. Es gibt mehr als 500 Primatenarten auf der Welt. Ihre Erforschung kann uns helfen, mehr über die Ursprünge des Menschen, seine Evolution, physiologische Merkmale, genetische Variationskarten und krankheitsverursachende Genvariationen zu erfahren .

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Autor: Ran Hao, Huang Zijian

Herausgeber: Du Shiyou, Heijiomeimei

Vielen Dank an die Lehrer Yu Li und Wu Hong für ihre Überarbeitungsvorschläge.

Dieser Artikel stammt von GuokrNature (ID: GuokrNature)

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