Lonesome George, eine abgemagerte Galapagos-Riesenschildkröte, war die letzte ihrer Art. Als ein Forscher das fast einen Meter lange Reptil 1971 auf der Insel Pinta entdeckte, galt seine Art seit Jahrzehnten als ausgestorben. In den folgenden 40 Jahren – bis zu seinem Tod im Jahr 2012 – galt Lonesome George als die einzige Pinta-Riesenschildkröte auf dem Planeten.
Jetzt nutzen Forscher das genetische Material der ikonischen Schildkröte zusammen mit der DNA einer anderen langlebigen Schildkröte, der Aldabra-Riesenschildkröte, um besser zu verstehen, was es braucht, um ein langes Leben zu führen.
In einer neuen Studie, die am Montag in Nature Ecology and Evolution veröffentlicht wurde, sequenzierten die Forscher die Gene von Lonesome George und seinen Artgenossen, um die gemeinsamen genetischen Verbindungen mit anderen langlebigen Tieren zu vergleichen – wie Nacktmullen, Fledermäusen, einigen Walarten und Menschen.
Sie fanden eine Reihe von genetischen Anpassungen, die mit der Krebsunterdrückung, der DNA-Reparatur und Entzündungen zusammenhängen, und legten damit den Grundstein für künftige Experimente zur Erforschung der Mechanismen des Alterns.
Mit dem neuen Einblick in die Schildkrötenbiologie hoffen die Forscher auch, dass diese Analyse dazu beitragen könnte, das lange, einsame Ende der weltweit verbliebenen Riesenschildkröten zu verhindern.
Was sie taten
Als Adalgisa ‚Gisella‘ Caccone 2010 begann, den kompletten Satz von Lonesome Georges Genen zusammenzustellen, war die Technologie langsam und teuer.
Bei der Sequenzierung eines Genoms geht es darum, die Reihenfolge jeder DNA-Base in den Zellen eines Organismus herauszufinden. Das Humangenomprojekt, ein Versuch, alle Gene im menschlichen Genom zu kartieren, der 2003 abgeschlossen wurde, dauerte fast 15 Jahre von der Planung bis zur Fertigstellung der Sequenz und kostete 2,7 Milliarden Dollar – weit außerhalb des Budgets für ein Schildkrötenschutzprojekt.
Aldabra-Riesenschildkröten stammen von den Seychellen nahe der Ostküste Afrikas, eine halbe Welt entfernt von ihren Verwandten auf den Galapagos-Inseln. Foto von Trisha Shears
Aber Caccone, ein Evolutionsbiologe von der Yale University, profitierte von einem späteren Boom der Sequenzierungstechnologie. Mit der genetischen Sequenz von Lonesome George in der Hand brauchte Caccone jemanden mit Fachkenntnissen in der Genomanalyse. Als eine Gruppe von Forschern aus Spanien einen Aufruf zur Untersuchung von Schildkrötengenen veröffentlichte, sagte Caccone zu ihnen: „Ihr kommt vom Himmel.“
Victor Quesada von der Universität von Oviedo in Nordspanien war einer dieser Forscher. Er sah eine Gelegenheit, diese seltenen Reptilien mit dem zu vergleichen, was wir bereits über das Altern des Menschen wissen, und dann die Gene zu erforschen, die den Prozess steuern könnten.
Ein Genom ist nicht in Gene unterteilt, also wählte das Team zwei Methoden, um es aufzuschlüsseln.
Die erste war ein „automatischer Ansatz“, sagte Quesada. Sie versuchten, alle in den Riesenschildkröten vorhandenen Gene mit Hilfe eines Algorithmus vorherzusagen, der ihre Genome mit bekannten Gensequenzen von chinesischen Weichschildkröten und Menschen verglich.
„Menschen und Schildkröten hatten vor etwa 300 Millionen Jahren einen gemeinsamen Vorfahren, so dass die Arten trotz ihrer optischen Unterschiede immer noch viele Gene gemeinsam haben“, sagte Quesada. „Jede biochemische Lektion, die man von einer Spezies lernt, kann man wahrscheinlich indirekt auf eine andere anwenden.“
Der zweite Ansatz war eine manuelle Analyse. „Wir haben nach Genen gesucht, die mit Langlebigkeit in Verbindung stehen“, so Quesada. Damit ein Organismus lange leben kann, muss er Krankheiten – wie Krebs und Diabetes – sowie die Degeneration seiner Gelenke, Muskeln und Organe vermeiden. Quesadas Liste enthielt daher Gene, von denen bekannt ist, dass sie Proteine produzieren, die die Art und Weise regulieren, wie ein Organismus Nährstoffe verarbeitet, DNA repariert und Krankheitserreger und Tumore abtötet.
Durch die gezielte Suche nach mehr als 3.000 Genen konnten die Forscher die Unterschiede zwischen Menschen und Schildkröten herausfinden.
„Diese Analyse ist sehr aussagekräftig. Sie unterscheidet diese Arbeit von vielen anderen Arbeiten“, sagte Vadim Gladyshev, ein Biologe, der sich an der Harvard Medical School mit dem Altern beschäftigt und nicht an der neuen Studie beteiligt war. „
Warum das wichtig ist
Dank dieser Analyse konnten die Forscher ihre ursprüngliche Liste von 3.000 Genen auf 43 spezifische Sequenzen eingrenzen, die zu dem langen, krankheitsfreien Leben von Lonesome George beigetragen haben könnten. Für Forscher, die sich mit dem Altern befassen, werden diese die nächsten Ziele für weitere Experimente sein, um herauszufinden, wie diese Gene das Leben eines Organismus tatsächlich verändern.
Die Kenntnis dieser Gene könnte für Arten, die mit Lonesome George verwandt sind, von entscheidender Bedeutung sein, sagte Linda Cayot, wissenschaftliche Beraterin der Galapagos Conservancy, einer Gruppe, die sich für den Schutz der Galapagos-Inseln und ihrer tierischen Bewohner einsetzt. Ihr langes, langsames Dasein „war der Schlüssel zu ihrem Überleben – von einer Zeit des Raubbaus zu einer Zeit größerer Aufklärung und Erhaltung“, schrieb sie in einer E-Mail.
Der Tod von Lonesome George, so Cayot, hat das wissenschaftliche Interesse an Riesenschildkröten geweckt und zu Schutzmaßnahmen geführt, die die verbleibenden Arten der Galapagos-Riesenschildkröten vor demselben Schicksal bewahren könnten. „Wir planen sogar, eine Schildkrötenpopulation auf Pinta – Lonesome Georges Insel – wiederherzustellen“, schrieb Cayot.
Lonesome George war eine Ikone des Naturschutzes, sagte Caccone, aber eine Ikone des Naturschutzes, die auch Erkenntnisse über die menschliche Gesundheit und das Altern liefern kann: Es ist selten, dass ein Genom beides kann.“
„Wenn man das letzte Tier einer Art sequenziert, wie oft ist die letzte Botschaft, die es sendet, eine der Hoffnung für uns?“ sagte Caccone.