Eine kürzlich in der Fachzeitschrift „Molecular Biology and Evolution“ veröffentlichte Studie zeigt, dass Australiens berühmte Koala-Art vor etwa 100.000 Jahren einen schweren Populationszusammenbruch erlebte, lange bevor Menschen in Australien landeten. Dies schließt im Grunde die Theorie aus, dass menschliche Aktivitäten zum Rückgang der alten Koalapopulation geführt hätten.Durch die genaue Messung der genetischen Mutationsrate von Koalas und die Analyse von 457 in ganz Australien gesammelten Koala-Genomen rekonstruierten die Forscher die alte Populationsgeschichte der Art. Die Ergebnisse zeigten, dass die Zahl der Koalas vor etwa 100.000 Jahren stark zurückging. Viele frühere Studien gingen davon aus, dass dieser Wendepunkt vor etwa 40.000 Jahren stattfand, nachdem Menschen in Australien angekommen waren.
Koalas sind in modernen Städten fast allgegenwärtig: Sie erscheinen auf T-Shirts, Schlüsselanhängern, Schreibwaren und allen möglichen Souvenirs, aber in Teilen Ostaustraliens wird es immer schwieriger, einen echten Koala in freier Wildbahn zu sehen. Derzeit wurden Koalapopulationen in Queensland, New South Wales und dem Australian Capital Territory im Rahmen der nationalen Umweltgesetze in die Liste der „gefährdeten“ Arten aufgenommen, was eine neue Runde der Überlebenskrise widerspiegelt, mit der diese Art in der Neuzeit konfrontiert ist.
Da der Bestand an Koala-Fossilien äußerst spärlich ist, ist es schwierig, die Größe und Veränderungen seiner alten Population mit herkömmlichen Methoden genau abzuschätzen. Deshalb wandte sich das wissenschaftliche Forschungsteam der Genomik zu. Die Forscher wiesen darauf hin, dass das Genom wie ein „historisches Archiv“ sei, das die genetischen Signale bewahrt, die durch Veränderungen in der Populationsgröße der Vorfahren hinterlassen werden. Solange die Mutationsrate beherrscht wird, können diese Signale in spezifische Populationskurven auf der Zeitachse umgewandelt werden.
Frühere Studien, die auf genetischen Daten basierten, haben ergeben, dass die Zahl der Koalas vor etwa 40.000 Jahren deutlich zurückgegangen ist, was mit der Ankunft des Menschen in Australien zusammenfiel. Daher betrachten viele Wissenschaftler frühe menschliche Aktivitäten als einen möglichen Grund für das Aussterben vieler Großtiere, darunter auch Koalas. Allerdings sind die wirklichen treibenden Faktoren für den Untergang der alten australischen Megafauna („riesige Beuteltiere“ usw.) umstritten. Es gibt keine einheitliche Schlussfolgerung darüber, wer wichtiger ist als menschliche Jagd, Lebensraumveränderungen und Klimaschocks.
Um den Zeitrahmen zu klären, erstellte das Forscherteam zunächst einen Mutationsraten-Benchmark für Koalas selbst, anstatt weiterhin Referenzwerte für plazentare Säugetiere wie Menschen oder Mäuse zu verwenden. Sie sequenzierten die Genome von 12 Koalas aus drei Locus-Familien, darunter 7 Eltern und 5 Nachkommen, und zählten die Anzahl der neuen Mutationen, die in jeder Generation auftraten, indem sie die DNA-Unterschiede zwischen den Eltern und den Nachkommen einzeln verglichen.
Die Ergebnisse zeigten, dass es etwa 3,4 Milliarden Basenstellen im Koala-Genom gibt, die mutiert sein könnten, bei jedem Nachkommen wurden jedoch nur 25 neue Mutationen entdeckt. Die Forscher verglichen diese Arbeit anschaulich mit der Suche nach nur 25 falsch getippten Buchstaben in mehr als 1.000 Sätzen der „Herr der Ringe“-Trilogie. Dies zeigt die Knappheit von Mutationssignalen und die Komplexität der Screening-Arbeit.
Nachdem das Team diese artspezifische Mutationsrate ermittelt hatte, wandte es sie auf 457 zuvor gesammelte Koala-Genomdaten an, die alle wichtigen Koalagruppen in ihrem aktuellen Verbreitungsgebiet in Australien abdeckten. Mithilfe von Modellinferenzen rekonstruierten sie die Kurve der effektiven Bevölkerungsveränderung von Koalas in den letzten Hunderttausenden von Jahren und kamen zu dem Schluss, dass der großflächige Bevölkerungsrückgang vor etwa 100.000 Jahren stattgefunden hat und nicht vor 40.000 Jahren, wie in der früheren Literatur beschrieben.
Diesmal hat die Neubewertung den Zusammenbruch der Koalapopulation direkt um etwa 60.000 Jahre nach hinten verschoben, was bedeutet, dass er vor der Ankunft der ersten Menschen in Australien stattfand, wodurch der Mensch rechtzeitig „entlastet“ wurde und die Möglichkeit, dass der Mensch den starken Rückgang der alten Koalazahlen direkt verursacht hat, nahezu ausgeschlossen wurde. Darüber hinaus ist dies auch das erste gemessene Ergebnis der Mutationsrate in der Ordnung Diprotodon (einschließlich Beuteltieren wie Wombats, Kängurus und Opossums) und stellt einen wichtigen Maßstab für die zukünftige Analyse der Evolutionsgeschichte anderer australischer Beuteltiere dar.
Die Studie wies auch darauf hin, dass frühere Versuche, die Größe der alten Koala-Population abzuschätzen, größtenteils auf die Verwendung von Mutationsratenparametern entfernt verwandter Arten wie Menschen und Mäusen angewiesen waren, was unweigerlich zu systematischen Verzerrungen bei der Schlussfolgerung auf der Zeitskala führen würde. Durch die Hinzufügung der eigenen Mutationsrate des Koalas wurde nun die Zeitachse des Modells vollständig überarbeitet und die genetische Zeitachse des Aufstiegs und Niedergangs der Art auf dem australischen Kontinent „neu geschrieben“.
Was ist also der wahre Grund für den plötzlichen Rückgang der Zahl der Koalas vor 100.000 Jahren, da es sich nicht um Menschen handelt? Das Forschungsteam geht davon aus, dass dies in hohem Maße mit den dramatischen Umwelt- und Klimaveränderungen zusammenhing, die Australien zu dieser Zeit erlebte. Während des Pleistozäns, das sich vor etwa 2,5 Millionen bis 11.700 Jahren erstreckte, schwankte das Klima der Erde wiederholt zwischen Langzeitglazialen und Interglazialen, wobei abwechselnd kalt-trockene und warm-feuchte Bedingungen das ökologische Muster der Welt und des australischen Kontinents dominierten.
Als das Klima kälter und trockener wurde, trocknete das Land im Süden Australiens allmählich aus und große Gebiete im Landesinneren und im Süden wurden durch halbtrockenes Buschland ersetzt, einschließlich der massiven Ausdehnung der heute berühmten Nullarbor-Ebene. Diese riesige Trockenbarriere verringert nicht nur die für das Überleben von Koalas geeignete Wald- und Waldfläche erheblich, sondern isoliert auch die Koalapopulationen auf der Ost- und Westseite Australiens geografisch.
Die Studie weist darauf hin, dass man später davon ausging, dass es sich bei der Koala-Population westlich der Nullarbor-Ebene um eine andere Art als den modernen östlichen Koala handelte und dass die westliche Abstammungslinie vor etwa 28.000 Jahren schließlich ausstarb. Im Gegensatz dazu hat die östliche Koala-Population, obwohl sie auf ein kleines Waldgebiet an der Ostküste Australiens komprimiert ist, dennoch mehrere Runden schwerer Eiszeiten überstanden und das „Feuer“ für den Fortbestand der Art behalten.
Als sich das Klima in den letzten etwa 17.000 Jahren von kalt und trocken zu relativ warm und feucht veränderte, begannen die verbliebenen Koalapopulationen im Osten erneut zu wachsen und sich auf ein größeres Gebiet entlang der Ostküste auszubreiten. Die genetische Analyse zeigt, dass sich durch diesen Prozess nach und nach fünf große genetische Gruppen gebildet und differenziert haben, die heute entlang der Ostküste Australiens verteilt sind und die Gesamtpopulationsstruktur der modernen östlichen Koalas bilden.
Die Autoren der Studie sagten, sie hoffen, als nächstes ähnliche Genomanalysemethoden auf andere australische Arten anwenden zu können, insbesondere auf lebende Arten, die der ausgestorbenen Megafauna am nächsten stehen, um zu testen, ob diese Tiere auch lange vor der Ankunft des Menschen einen erheblichen Rückgang erlebten. Wenn ähnliche Muster wiederholt beobachtet werden, wird dies die Vorstellung weiter stärken, dass natürliche Klimazyklen und Umweltveränderungen eine zentrale Rolle beim Aufstieg und Niedergang alter Arten in Australien gespielt haben.
Für Koalas bedeutete die uralte Krise jedoch nicht das Ende der Geschichte. Nun stehen sie erneut vor dem Überlebensdruck. Die in der Studie zitierten Daten weisen darauf hin, dass die Koalapopulationen in ganz Australien heute eine neue Runde des Bevölkerungsrückgangs erleben, wobei die Gefährdungseinstufungen und die Rufe nach Schutz weiter zunehmen.
Es gibt eine wichtige Ähnlichkeit zwischen vergangenen und gegenwärtigen Rückgängen: Der Verlust von Lebensräumen ist nach wie vor eine der Hauptursachen. In der Antike waren der globale glaziale-interglaziale Zyklus und die daraus resultierende kontinentale Austrocknung und Vegetationsverdrängung nahezu unvermeidbar und natürliche Prozesse, die durch Veränderungen in der Erdumlaufbahn angetrieben wurden. In der heutigen Zeit haben großflächige Abholzung, Stadterweiterung und Landentwicklung in der Geschichte und Realität der Menschheit in kurzer Zeit zu ebenso schwerwiegenden oder sogar noch dramatischeren Lebensraumverlusten geführt.
Die Studie wies darauf hin, dass die Bedrohungen, denen moderne Koalas ausgesetzt sind, nicht nur auf die Verkleinerung ihres Lebensraums beschränkt sind, sondern auch die Anhäufung vielfältiger Belastungen wie historische und anhaltende Jagd, Krankheitsübertragung, Todesfälle im Straßenverkehr, Angriffe von Wildhunden und die Zunahme der Häufigkeit und Intensität von Buschbränden umfassen. Die Kombination dieser Faktoren hat dazu geführt, dass die Koala-Populationen in manchen Gebieten nicht nur zahlenmäßig zurückgegangen sind, sondern auch ihre genetische Vielfalt zeigt Anzeichen eines Rückgangs.
Genetische Analysen zeigen jedoch, dass der größte Teil des Verlusts der genetischen Vielfalt in Koala-Populationen in einem relativ jungen Zeitraum erfolgte, was bedeutet, dass noch eine Chance besteht, einen weiteren genetischen Abbau und das Risiko von Inzucht durch schnelle und wirksame Erhaltungsmaßnahmen zu verhindern. Wissenschaftler fordern den Schutz und die Wiederherstellung geeigneter Lebensräume, die Kontrolle wichtiger Bedrohungsfaktoren und die Umsetzung eines wissenschaftlichen Populationsmanagements und eines Ex-situ-Schutzes, wenn nötig, was den Koalas voraussichtlich dabei helfen wird, diese moderne „Engpassphase“ zu überleben.
Die Studie kam zu dem Schluss, dass die schwerwiegenden Klima- und Umweltveränderungen des Pleistozäns den Koala einst an den Rand des Aussterbens brachten, die östliche Population jedoch schließlich überlebte und sich erneut ausbreitete, wodurch das Koala-Verbreitungsmuster entstand, mit dem die Menschen heute vertraut sind. Nach einem uralten Zusammenbruch, der durch die Zeitleiste „rehabilitiert“ wurde, steht die Art nun erneut an einem Scheideweg, und die wissenschaftliche Gemeinschaft und die Öffentlichkeit achten genau darauf, ob der östliche Koala die Schwierigkeiten erneut überwinden und seine Präsenz in den australischen Wäldern fortsetzen kann.