Da die weltweiten Tierpopulationen seit 1970 um 69 % zurückgegangen sind, was eine schlimme Krise der Artenvielfalt verdeutlicht, suchen Experten nach einer innovativen Lösung, um das Artensterben zu verhindern. Ähnlich wie gefrorene Eier dem Menschen die Möglichkeit bieten, die Fortpflanzung zu verzögern, könnte die Technologie des kryogenen Einfrierens tierischer Genproben auch der Schlüssel sein, um den Niedergang verschiedener Arten zu stoppen.
Ein kürzlich in der Zeitschrift ZooBiology veröffentlichter Artikel unterstreicht das weitreichende Potenzial von Kryobanken oder Lebendzellbanken bei der Bewältigung globaler Naturschutzherausforderungen.
Diese lebenden Zellbanken konservieren das genetische Material von Tieren wie DNA, Embryonen, Samen und lebendes Gewebe bei extrem niedrigen Temperaturen. Diese Zellen können für verschiedene Zwecke kultiviert werden, darunter genetische Analysen, assistierte Reproduktionstechnologie, die Sicherung der genetischen Vielfalt von Tierpopulationen und sogar die potenzielle Wiedereinführung von Arten in ihre natürlichen Lebensräume.
In der Studie analysierten die Forscher den Inhalt des Frozen Zoos der San Diego Wildlife Alliance (SDZWA), der weltweit größten und vielfältigsten Sammlung lebender genetischer Proben, um einen Rahmen für die Priorisierung von Arten für zukünftige Proben zu entwickeln. Die Forscher verwendeten auch aggregierte Daten aus dem Species360 Zoological Information Management System (ZIMS), der weltweit größten Datenbank für Artenwissen, um Möglichkeiten für die künftige Sammlung genetischer Proben zu ermitteln.
Die Ergebnisse zeigen, dass im SDZWA-Tiefkühlzoo derzeit 965 verschiedene Arten leben, darunter 5 % Amphibien, Vögel, Säugetiere und Reptilien, während eine weitere Sammlung von Proben aus Zoos und Aquarien diesen Anteil deutlich auf 16,6 % erhöhen könnte, was zu weiteren 707 gefährdeten Arten führen würde.
Darüber hinaus sind bereits 50 % der genetischen Proben von Arten, die derzeit in freier Wildbahn als ausgestorben gelten, im kryozoologischen Park SDZWA erhalten, aber Proben aus dem Zoo könnten diese Zahl auf 91 % erhöhen und möglicherweise eine lebenswichtige Lebensader für diese gefährdeten Arten darstellen.
Der Hauptautor der Studie, Dr. Andrew Mooney vom Zoo Dublin und der School of Natural Sciences des Trinity College Dublin, betonte die Bedeutung der Studie und sagte: „Diese Studie unterstreicht nicht nur die Bemühungen des Zoos von Dublin und der School of Natural Sciences des Trinity College Dublin zum Schutz gefährdeter Arten, sondern liefert auch wertvolle Lehren für den Zoo von Dublin und die School of Natural Sciences des Trinity College Dublin.“
„Diese Studie unterstreicht nicht nur die unglaubliche Arbeit, die die San Diego Zoo Wildlife Alliance bisher geleistet hat, sondern veranschaulicht auch das kollektive Potenzial der globalen Zoo- und Aquariengemeinschaft, globale Kryobanking-Programme und Schutzprioritäten weiter voranzutreiben. Da die Wildtierpopulationen auf der ganzen Welt weiter zurückgehen, gab es noch nie einen kritischeren Zeitpunkt, genetische Proben von gefährdeten Arten zu sammeln und aufzubewahren. Gefrorene Proben bieten beispiellose Möglichkeiten zur Erhaltung, wir müssen jedoch jetzt zusammenkommen und Proben sammeln, bevor es zu spät ist.“ "
Yvonne Buckley, Professorin für Zoologie in der Abteilung für Naturwissenschaften am Trinity College, sagte:
„Wir befinden uns mitten in einer Krise des Aussterbens der biologischen Vielfalt, in der in den kommenden Jahrzehnten wahrscheinlich mehr als eine Million Arten vom Aussterben bedroht sein werden. Während unsere Priorität darin besteht, den Rückgang der Arten in freier Wildbahn zu verhindern, bietet die Kryokonservierung ein Mittel, um kritische genetische Vielfalt zu schützen und sie wieder in Populationen einzuführen, um ihre Fitness und Widerstandsfähigkeit zu erhöhen.“
Johanna Staerk von der Species360 Conservation Science Alliance, Mitautorin der Studie, sagte:
„Diese Studie unterstreicht das enorme Potenzial der Kryokonservierung beim Schutz gefährdeter Arten und die Rolle von Zoos und Aquarien bei der Erhaltung. Angesichts der Schwierigkeit, genetische Proben von Wildarten zu erhalten, bieten Zoos und Aquarien ideale Ressourcen zum Sammeln genetischer Proben, um das zukünftige Überleben von Arten zu sichern.“
Oliver A. Ryder, Kleberg Endowment Director of Conservation Genetics bei der San Diego Zoo Wildlife Alliance, sagte:
„Die Kryokonservierung lebensfähiger Zellen durch die Kryozoologie über vier Jahrzehnte hat eine umfangreiche und wirkungsvolle Ressource für die genombasierte Entdeckung der biologischen Vielfalt bereitgestellt und die Möglichkeiten der zellbasierten genetischen Rettung aufgezeigt. Länder auf der ganzen Welt müssen dringend ihre Bemühungen ausweiten und verteilte Biobank-Netzwerke einrichten, um zellbasierte genetische Ressourcen auf gerechte Weise verfügbar zu machen und Konservierungsmöglichkeiten für zukünftige Generationen bereitzustellen.“
Marlys Houck, Kuratorin des Frozen Zoo der San Diego Zoo Wildlife Alliance und Mitautorin der Studie, sagte:
„Dr. Kurt Beniske gründete den Frozen Zoo im Jahr 1975, und jedes Jahr kommen Hunderte von Proben hinzu. Dank seiner Weitsicht verfügen wir über Zelllinien von Arten und Individuen, die vor Jahrzehnten eingelagert wurden und von denen einige noch nicht reproduziert wurden. Ihre genetische Vielfalt ist in aktuellen Populationen nicht vertreten, kann aber in Zukunft durch Proben aus dem Frozen Zoo genetisch gerettet werden.“
Die Studienautoren empfehlen nicht nur einen Rahmen dafür, welche Arten bei der genetischen Probenahme Vorrang haben sollten, sondern regen auch die Einrichtung einer globalen Datenbank von Kryobanken an, um die Zusammenarbeit bei der Erhaltung der genetischen Vielfalt zu erleichtern.
Die Forschung ist das Ergebnis eines Workshops, der während des Treffens der IUCN Conservation Planning Specialist Group (CPSG) 2016 stattfand und von der Species360 Conservation Science Alliance in Zusammenarbeit mit Oliver Ryder von Frozen Zoo organisiert wurde.
Die Rolle kryogener Genbanken bei der Rettung von Arten vor dem Aussterben
Die wichtige Rolle der Kryokonservierung bei der Erhaltung zeigt sich in den Bemühungen, das inzwischen funktionell ausgestorbene Nördliche Breitmaulnashorn zu retten. Da nur noch zwei weibliche Breitmaulnashörner am Leben sind, verwenden Wissenschaftler Proben aus gefrorenen Zoos, um die Unterart durch unterstützte Zuchttechniken vor dem endgültigen Verschwinden zu bewahren.
Während der Fall des Nördlichen Breitmaulnashorns einen letzten Versuch darstellt, die Unterart zu retten, betonen die Autoren der Studie, wie wichtig es ist, bei der Priorisierung der Arten proaktiv vorzugehen und eine globale Kryodatenbank aufzubauen, um sicherzustellen, dass Schutzmaßnahmen schneller ergriffen werden können.
Die Kryokonservierung ist möglicherweise die einzige Lebensader zur Rettung gefährdeter Arten wie Nördlicher Breitmaulnashörner und Schwertwale, für die lebende Zellkulturen verfügbar sind. Leider werden diese Möglichkeiten für den kürzlich ausgestorbenen Jangtse-Schweinswal und die Weihnachtsinselechse nie realisiert, da es keine lebenden biologischen Proben für sie gibt.
Für die meisten Arten gibt es jedoch noch Möglichkeiten zur Probenahme. Angesichts der Tatsache, dass 71 % der Arten, die auf der Roten Liste gefährdeter Arten der IUCN als „am wenigsten besorgniserregend“ aufgeführt sind, aufgrund der Auswirkungen des Klimawandels vom Aussterben bedroht sind, könnte die Lagerung genetischer Proben jetzt dazu beitragen, diese Arten in Zukunft zu schützen.