Affengeschichten: Die Drei Königreiche der Sichuan-Goldaffen

Produziert von: Science Popularization China

Autor: Bai Lu, Zhao Xumao (College of Ecology, Universität Lanzhou)

Hersteller: China Science Expo

Der Sichuan-Goldstumpfnasenaffe, eine in China einzigartige Art, ist ein „Nationalschatz“. In den letzten vierhundert Jahren ist ihre Zahl jedoch aufgrund verstärkter menschlicher Aktivitäten und aus anderen Gründen dramatisch zurückgegangen. Derzeit ist es in den dichten Wäldern der Berge in vier Provinzen verbreitet: Sichuan, Hubei, Shaanxi und Gansu. Die Sichuan-Goldstumpfnasenaffen in diesen vier Provinzen können in drei „Berge“ unterteilt werden, nämlich die Shaanxi-Gansu-Gruppe, die Qinling-Gruppe und die Shennongjia-Gruppe.

Am Ende der Östlichen Han-Dynastie wurde das Land in Drei Königreiche aufgeteilt. Die Entstehung des Musters der Drei Königreiche war auf den Wettbewerb zwischen den drei Mächten Wei, Shu und Wu zurückzuführen. Die Entstehung der Drei Königreiche (drei genetischen Linien) der Sichuan-Goldstumpfnasenaffen liegt in der geografischen Isolation begründet. Erstens wurde die Shennongjia-Population vor etwa 245.000 Jahren von den Sichuan-Goldstumpfnasenaffen in anderen Gebieten isoliert, was zu ihrer Tendenz führte, sich unabhängig voneinander zu entwickeln. Vor 20.000 Jahren waren die Bevölkerung von Shaanxi-Gansu und die Bevölkerung von Qinling im Minshan-Gebirge und im Qinling-Gebirge verteilt. Aufgrund des über lange Zeit fehlenden genetischen Austauschs entwickelten sich die beiden unabhängig voneinander.

Seitdem ist der Sichuan-Goldstumpfnasenaffe zwar eine Art, wurde aber in drei unabhängig voneinander entwickelte genetische Einheiten aufgeteilt, sodass eine dreibeinige Situation entsteht. Heute sind die drei Linien Hunderte von Kilometern voneinander entfernt und scheinen seit mindestens 10.000 Jahren isoliert zu sein.

Sichuan-Goldaffe

(Bildnachweis: Fotografiert von Zhao Xumao)

Das Dreibeinstativ ist nicht einfach nur Unsinn!

Die scheinbar einfache Situation des „dreibeinigen Stativs“ erfordert eine strenge wissenschaftliche Grundlage. Wie also haben Forscher aus molekularbiologischer Sicht bewiesen, dass sich diese drei geografischen Einheiten unabhängig voneinander entwickelt haben?

Geografische Verbreitung des Sichuan-Goldstumpfnasenaffen

(Bildquelle: vom Autor bereitgestellt)

Hierzu müssen Genomdaten von drei Sichuan-Goldstumpfnasenaffen aus unterschiedlichen geografischen Einheiten verwendet werden, indem die genetischen Distanzen und genetischen Unterschiede zwischen ihnen verglichen werden. Je nach Größe der Unterschiede lässt sich feststellen, in wie viele genetische Einheiten sie unterteilt werden können.

Sichuan-Goldaffe

(Bildnachweis: Fotografiert von Zhao Xumao)

Werden sich alle Dinge auf der Welt nach einer langen Zeit der Vereinigung irgendwann trennen?

Die nächste Frage lautet: Was hat die Differenzierung der drei genetischen Einheiten der Sichuan-Goldstumpfnasenaffen verursacht und wie verlief der Differenzierungsprozess?

Obwohl wir nicht durch die Zeit reisen können, können wir uns auf Modelle zur Artenverteilung stützen, um ihre geografische Verbreitung in historischen Zeiträumen zu verfolgen und so einen Einblick in den Differenzierungsvorgang zwischen ihnen zu erhalten. Artenverteilungsmodelle simulieren die Verteilung von Arten auf der Grundlage der Beziehung zwischen Artenverteilung und Umwelt.

Die Verbreitung von Arten hängt eng mit den umgebenden Umweltbedingungen zusammen. Der Schwerpunkt der Naturschutzbiologie liegt auf der Bandbreite verhaltensbezogener, biologischer, sozialer und ökologischer Faktoren, die dazu führen, dass eine Art ihr Verbreitungsgebiet und ihre Populationsgröße unter sich ändernden Klimabedingungen erweitert oder verringert.

Da wir diesen Zusammenhang kennen, können wir anhand aktueller Umweltdaten und aktueller Daten zur Artenverbreitung die aktuell geeigneten Verbreitungsgebiete von Arten simulieren. Auf ähnliche Weise können wir auf Grundlage der Beziehung zwischen Artenverteilung und Umwelt aktuelle Umweltdaten durch Umweltdaten aus historischen Zeiträumen ersetzen und die Verteilung der Arten in historischen Zeiträumen nachvollziehen.

Ich verstehe das Prinzip, aber wo soll ich mit der Geschichte anfangen?

Basierend auf der genomischen molekularen Uhr der Sichuan-Goldstumpfnasenaffen können wir die ungefähre Differenzierungszeit der drei geografischen Einheiten der Sichuan-Goldstumpfnasenaffen berechnen. Einfach ausgedrückt bedeutet die molekulare Uhr, dass die Evolution der Arten auf molekularer Ebene mit einer konstanten Geschwindigkeit erfolgt. Anhand dieser Eigenschaft können wir den Zeitpunkt berechnen, zu dem sich verschiedene Arten von ihren Vorfahren abgespalten haben. In ähnlicher Weise können wir auf die Differenzierungszeit zwischen verschiedenen genetischen Einheiten derselben Art schließen.

Daraus wissen wir insbesondere, dass der ungefähre Differenzierungszeitraum der drei genetischen Einheiten des Sichuan-Goldstumpfnasenaffen während der letzten Eiszeit und der Zwischeneiszeit lag.

Mit diesem Zeitpunkt können wir das Artenverteilungsmodell verwenden, um die Veränderungen im Verbreitungsgebiet der Sichuan-Stumpfnasenaffen während der letzten Zwischeneiszeit, der letzten Eiszeit und heute zu simulieren. Unsere Simulationsergebnisse zeigen, dass:

Während der letzten Zwischeneiszeit war die Verbreitung der Sichuan-Goldstumpfnasenaffen verbunden. In diesem Fall konnten sie untereinander Gene austauschen und waren nicht leicht zu unterscheiden. Während der letzten Eiszeit schrumpfte jedoch das Verbreitungsgebiet der Sichuan-Goldstumpfnasenaffen, und die drei Hauptverbreitungsgebiete verloren den Kontakt, was zur Unterbrechung des genetischen Austauschs zwischen ihnen führte und bei allen eine adaptive Evolution einsetzte. So entstanden unterschiedliche genetische geografische Einheiten.

Welche Veränderungen traten gleichzeitig in der Populationsgröße der Sichuan-Goldstumpfnasenaffen während der letzten Zwischeneiszeit und der Eiszeit auf?

Generell ändert sich die tatsächliche Populationsgröße der Sichuan-Goldseide mit dem Verbreitungsgebiet. Mit der Ausweitung des Verbreitungsgebietes nimmt auch die Populationsgröße entsprechend zu. Natürlich gibt es auch hier besondere Umstände. Wir können weiterhin Genomdaten verwenden, um Veränderungen in der effektiven Population der Sichuan-Goldstumpfnasenaffen über historische Zeiträume abzuschätzen.

Dadurch ist nicht nur eine gegenseitige Überprüfung bei Veränderungen der Verbreitungsgebiete möglich, sondern auch ein besseres Verständnis der Abgrenzung. Unsere Simulationsergebnisse zeigen, dass während der letzten Eiszeit die effektive Populationsgröße des Sichuan-Goldstumpfnasenaffen schrumpfte, was im Wesentlichen mit den Veränderungen in seinem Verbreitungsgebiet übereinstimmte. Allerdings variieren die Bevölkerungsveränderungen zwischen verschiedenen geografischen Einheiten.

Die Kombination aus Verbreitungsänderungen und Populationsveränderungen zwischen unterschiedlichen geografischen Einheiten ist der Hauptgrund für die aktuelle Differenzierung der Sichuan-Goldstumpfnasenaffen.

Was ist, abgesehen von den genetischen Unterschieden, noch anders an ihnen?

Nach Beobachtungen des Teams um Li Baoguo an der Northwest University weisen Sichuan-Goldstumpfnasenaffen in unterschiedlichen geografischen Einheiten gewisse Unterschiede in der Sozialstruktur, dem Männchen-Weibchen-Verhältnis, den Verhaltensgewohnheiten usw. auf. Beispielsweise sind Sichuan-Goldstumpfnasenaffen polygame Affen. Das Verhältnis von Weibchen zu Männchen bei erwachsenen Tieren in einer Zuchtfamilie oder, einfacher ausgedrückt, die Anzahl der Partner des männlichen Hauptaffen variiert. Das Verhältnis beträgt 4,27:1 in der Qinling-Einheit, 5,3:1 in der Shaanxi-Gansu-Einheit und 6,96:1 in der Shennongjia-Einheit.

Denn zwischen den verschiedenen genetischen geographischen Einheiten gibt es Unterschiede. Wie also sollten wir es schützen? Das ultimative Ziel der naturschutzbiologischen Forschung besteht darin, Vorschläge und Maßnahmen zum Schutz der Arten zu liefern. Mithilfe von Artenverteilungsmodellen können wir vorhersagen, wie sich die Verbreitung der Sichuan-Goldstumpfnasenaffen unter den Bedingungen des zukünftigen Klimawandels verändern wird.

In der traditionellen Forschung werden Artenverteilungsmodelle verwendet, um anhand der Verbreitung der Sichuan-Goldstumpfnasenaffen auf künftig geeignete Verbreitungsgebiete zu schließen. Allerdings gibt es dabei gewisse Probleme. Wie bereits erwähnt, hat es zwischen den verschiedenen geografischen Einheiten eine gewisse Differenzierung gegeben, sodass sich auch deren Ansprüche an die Umwelt entsprechend geändert haben.

Auf dieser Grundlage haben wir Artenverteilungsmodelle für verschiedene genetische geografische Einheiten innerhalb derselben Art erstellt, d. h. wir haben sie entsprechend den Klimaanforderungen verschiedener genetischer Einheiten separat simuliert, sodass wir den Sichuan-Goldstumpfnasenaffen als Ganzes genauer behandeln können.

Daher besteht unser erster Schritt darin, räumliche Modelle zu verwenden, um die Änderungen der Umweltanforderungen der drei geografischen Einheiten des Sichuan-Goldstumpfnasenaffen zu bewerten. Wir stellten fest, dass ihre Anforderungen an 19 bioklimatische Veränderungen, eine Voraussetzung für die infraspezifische Modellierung, zwischen ihren verschiedenen genetischen geografischen Einheiten variierten.

Anschließend haben wir die Reaktionsmechanismen von drei verschiedenen genetischen geografischen Einheiten unter zukünftigen Klimawandelbedingungen simuliert. Die Ergebnisse zeigten, dass die Shennongjia-Einheit unter den Bedingungen des zukünftigen Klimawandels anfälliger ist. Auf diese Weise können wir vorrangige Schutzeinheiten abgrenzen und einen gezielten und vorausschauenden Schutz durchführen. Dieses Projekt wurde von der Forschungsgruppe von Zhao Xumao von der School of Ecology der Lanzhou University und der Forschungsgruppe von Li Ming vom Institute of Zoology der Chinesischen Akademie der Wissenschaften durchgeführt. Die Forschungsarbeit wurde in der internationalen Fachzeitschrift Diversity and Distributions veröffentlicht.

Obwohl es in der Welt der Sichuan-Goldstumpfnasenaffen drei große Gruppen gibt, kommt es nicht zu Kämpfen. Für sie ist es ein Glück, inmitten der Berge und dichten Wälder „in Frieden zu leben“!

Herausgeber: Sun Chenyu

Quellen:

Zhao, X., Li, https://doi.org/10.1111/ddi.1363

(Hinweis: Lateinische Teile im Text sollten kursiv gedruckt werden)