Ein interdisziplinäres Team um Alexandra Weyrich und Bettina Wachter (Leibniz-Instituts für Zoo- und Wildtierforschung, IZW, in Berlin) gehen in einer neuen Studie davon aus, dass hinter dieser Verwandlung ein Mechanismus steckt, der in der Biologie seit Beginn dieses Jahrhunderts für Aufsehen sorgt: die Epigenetik.

Mehr als Mutation und Selektion

Die neuen Erkenntnisse, die am Montag im Fachblatt Molecular Ecology erschienen, sind auch deshalb interessant, weil Geparden eine außergewöhnlich geringe genetische Vielfalt aufweist. Fachleute sehen darin seit Langem ein Risiko, denn genetische Unterschiede gelten als Voraussetzung für Anpassung. Fehlen sie, sinken die Chancen, auf neue Krankheiten, Klimaveränderungen oder andere Umweltbedingungen zu "reagieren", indem sich geeignetere Mutationsträger durchsetzen und vermehren.

Doch die Evolution verfügt offenbar über mehr Werkzeuge als nur Mutationen und natürliche Selektion, weshalb Fachleute seit vielen Jahren argumentieren, epigenetische Mechanismen in einer erweiterten Evolutionstheorie zu berücksichtigen. Die Epigenetik untersucht chemische Markierungen auf der DNA, die beeinflussen, welche Gene aktiv sind und welche nicht. Die genetische Information selbst bleibt unverändert – vergleichbar mit einem Buch, dessen Text gleich bleibt, während einzelne Kapitel hervorgehoben oder ausgeblendet werden.

Zwei männluche Geparden auf einem Baum in Savannenlandschaft
Zwei streunende Männchen auf einem Baum. Sollte eines der Tiere ein Revier erobern, verändert das auch seinen Körper.

Genau solche Markierungen, sogenannte DNA-Methylierungen, standen im Zentrum der neuen Untersuchung. Das Forschungsteam analysierte Blutproben von zehn freilebenden männlichen Geparden aus Namibia. Der besondere Wert des Datensatzes: Von denselben Tieren lagen Proben aus zwei Lebensphasen vor – zunächst als Floater, später als territoriale Männchen. Dadurch konnten die Forschenden die Veränderungen innerhalb derselben Individuen verfolgen.

Veränderte Methylierung

Das Ergebnis fiel deutlich aus. Hunderte Gene zeigten nach der Territoriumsübernahme veränderte Methylierungsmuster. Viele davon gehören zu biologischen Signal- und Stoffwechselwegen, die mit körperlicher Entwicklung, Organfunktionen und Verhalten in Zusammenhang stehen. Bereits frühere Analysen hatten angedeutet, dass territoriale Männchen schwerer sind und sich weniger scheu verhalten als Floater. Nun liefert die Epigenetik einen möglichen molekularen Erklärungsansatz dafür.

"Unsere Ausgangsthese hat sich bestätigt", sagt die Evolutionsgenetikerin Alexandra Weyrich vom Leibniz-IZW. Der Übergang vom Floater zum Territorialmännchen gehe tatsächlich mit deutlichen Veränderungen der DNA-Methylierung einher. Besonders auffällig sei gewesen, dass viele der betroffenen Gene genau in jenen Stoffwechselwegen aktiv sind, die zu den beobachteten körperlichen Veränderungen passen.

Zoologischer Sonderfall

Das würde auch den biologischen Sonderfall der Geparden schlüssig erklären. Bei vielen Säugetieren sind dominante Männchen bereits vor dem Kampf um ein Revier größer, stärker oder hormonell überlegen. Der körperliche Vorteil ermöglicht den Sieg. Bei Geparden scheint die Reihenfolge anders zu sein. "Die Männchen verändern sich erst, nachdem sie den Kampf um ein Territorium gewonnen haben", erklärt die Verhaltensökologin Bettina Wachter, die seit Jahrzehnten das namibische Gepardenprojekt leitet. Genau deshalb eigne sich die Art so gut, um die biologischen Prozesse hinter einem Statuswechsel zu untersuchen.

Die Forschenden versuchten zudem auszuschließen, dass die beobachteten Unterschiede bloß auf das höhere Alter der Revierbesitzer zurückzuführen sind. Ihre Analysen deuten darauf hin, dass die Methylierungsmuster des Alterns andere Spuren hinterlassen als jene des sozialen Aufstiegs. Auch Floater, die bis ins hohe Alter kein Territorium eroberten, zeigten keine vergleichbaren körperlichen Veränderungen.

Hoffnungsträger mit Fragezeichen

Für den Artenschutz sind die Ergebnisse potenziell bedeutsam. Sie deuten darauf hin, dass selbst Arten mit geringer genetischer Vielfalt über eine gewisse biologische Flexibilität verfügen könnten. Epigenetische Mechanismen könnten es Individuen ermöglichen, rascher auf neue Umweltbedingungen zu reagieren, als dies allein über genetische Veränderungen möglich wäre.

Allerdings mahnen die Autorinnen und Autoren zur Vorsicht. Die Studie zeigt lediglich einen Zusammenhang zwischen Statuswechsel und veränderter DNA-Methylierung. Ob die epigenetischen Veränderungen die Transformation auslösen, sie begleiten oder erst als Folge des neuen Lebensstils entstehen, bleibt offen. Ursache und Wirkung lassen sich mit den vorliegenden Daten nicht trennen.

Gerade darin liegt nun die nächste Herausforderung für die Forschung. Sollten ähnliche Mechanismen auch bei anderen bedrohten Arten nachweisbar sein, könnte sich das Bild von Anpassungsfähigkeit verändern. Dann wären Gene allein nicht mehr die ganze Geschichte.