Genom südafrikanischer Zwergchamäleons entschlüsselt

Genom südafrikanischer Zwergchamäleons entschlüsselt

by Alex Laube Wissenschaft

Nachdem kürzlich in China erstmals ein Referenzgenom für das Pantherchamäleon (Furcifer pardalis) veröffentlicht wurde, folgen nun Wissenschaftler aus Südafrika mit dem Genom zweier Zwergchamäleon-Arten.

Für die Analysen wurden ein männliches Bradypodion pumilum aus Kapstadt und ein männliches Bradypodion ventrale aus einer eingeschleppten Population in Johannesburg entnommen. Für die Langsequenzierung (HiC) wurde Muskel- und Lebergewebe verwendet. Die Genomgröße von Bradypodion pumilum liegt bei 2,43 Gigabasenpaaren (Gb), die von Bradypodion ventrale bei 2,40 Gb. Die BUSCO-Analyse wies eine hohe Vollständigkeit mit rund 97% aller existenten kodierenden Gene bei Wirbeltieren nach. Des Weiteren bestätigt die aktuelle Veröffentlichung die bereits vom Karyotyp in Bradypodion thamnobates 2017 vorgefundenen sechs Makrochromosomen. Verschiedene Vergleiche mit Anolis sagrei wurden angestellt. Es bleibt weiterhin offen, welche Chromosomen bei Bradypodion Geschlechtschromosomen sind.

Die Genome können im NCBI BioProjekt unter der Nummer PRJNA9861319 sowie jeweils unter den BioSample-Nummern SAMN35825189 und SAMN35825190 eingesehen werden.

De novo whole genome assemblies for two Southern African Dwarf Chameleons (Bradypodion, Chamaeleonidae)
Jody M. Taft, Krystal A. Tolley, Graham J. Alexander, Anthony J. Geneva
Genome Biology and Evolution 15 (10), 2023, pp. 1-8
DOI: 10.1093/gbe/evad182

Entstehung der Artenvielfalt von Chamäleons

Entstehung der Artenvielfalt von Chamäleons

by Alex Laube Wissenschaft

Aus früheren Studien weiß man, dass sich die ersten Chamäleons in der späten Kreidezeit, etwa vor 90 Millionen Jahren, auf dem Festland Afrikas entwickelten. Etwa an der Grenze zwischen Kreidezeit und Tertiär, vor rund 65 Millionen Jahren, begannen sich verschiedene Arten zu entwickeln. Unklar ist bis heute, welche Faktoren zur Artenvielfalt beigetragen haben. Zwei Forscher der Swansea Universität in Wales haben nun mit verschiedenen Berechnungsmodellen der Phylogenetik untersucht, was die Diversifikation (die Aufsplittung der Chamäleons in viele verschiedene Arten) beeinflusst haben könnte.

Zum einen untersuchten sie die Diversifikation der Chamäleon-Arten auf Madagaskar. Es gibt evolutionsgeschichtlich zwei Zeitpunkte, an denen sich Chamäleons offenbar übers Meer vom Festland Afrikas nach Madagaskar ausbreiteten. Einer liegt etwa 65 Millionen Jahre in der Vergangenheit, der andere 45 Millionen Jahre. Man könnte nun denken, dass die klimatisch extrem unterschiedlichen Lebensräume auf Madagaskar die Artentwicklung nach der Verbreitung übers Meer sehr schnell vorangetrieben haben könnten. Zur Überraschung der Forscher fand sich jedoch kein Hinweis darauf. Der Artenreichtum an Chamäleons auf Madagaskar muss also daher kommen, dass sich Chamäleons dort schon sehr früh verbreiteten und damit einfach nur sehr viel mehr Zeit hatten, sich zu verschiedenen Arten zu entwickeln, als anderswo.

Des Weiteren untersuchten die Forscher, ob der Wechsel zwischen zwei Ökomorphen – von Boden bewohnenden Stummelschwanzchamäleons zu Baum bewohnenden Chamäleons mit längeren Schwänzen – einen Einfluss auf die Artenvielfalt hatte. Eher überraschend war, dass dies nicht der Fall zu sein schien. Die Entwicklung zu Baumbewohnern mit längeren Schwänzen fand relativ früh zu ein oder zwei Gelegenheiten statt. Es konnten keine Hinweise darauf gefunden werden, dass der Wechsel zwischen Ökomorphen die Diversifizierung beschleunigt hätte. Stattdessen stellte sich heraus, dass Artbildungsraten sich in den letzten 60 Millionen Jahren immer weiter verlangsamten. Nur ein sehr früher Verbreitungsevent der Gattung Bradypodion in Südafrika vor rund 10 Millionen Jahren ging  mit einer doppelt bis vierfachen Artbildungsrate einher.

Als dritten Studienschwerpunkt untersuchten die Forscher die Gattung Bradypodion. Während des Klimawandels im Miozän vor rund 10 Millionen Jahren veränderten sich Südafrika sehr stark. Wälder verschwanden, zurück blieben isolierte Waldlebensräume und dazwischen Savannen, die heute zum Teil  sogenannte Hot Spots der Artenvielfalt sind. In zwei davon, der Cape Floristic Region am südwestlichen Zipfel Südafrikas und Maputuland-Pondoland-Albany an der Ostküste Südafrikas, kommen besonders viele Bradypodion-Arten vor. Jede Art ist dabei auf ein geografisch sehr klar begrenztes Gebiet limitiert. Die Forscher vermuten deshalb, dass sich Bradypodion-Arten tatsächlich unter Einfluss der Lebensraum-Veränderung schneller entwickelt haben. Es ist anzumerken, dass die Diversifikationsrate der Gattung Bradypodion wahrscheinlich eher unterschätzt wird, da noch von etlichen versteckten Arten auszugehen ist.

Diversification dynamics of chameleons (Chamaeleonidae)
Stephen Giles, Kevin Arbuckle
Journal of Zoology, 2022
DOI: 10.1111/jzo.13019

Welche Äste bevorzugt Bradypodion pumilum?

Welche Äste bevorzugt Bradypodion pumilum?

by Alex Laube Wissenschaft

Dass die meisten Chamäleonarten sich auf Ästen fortbewegen, ist lange bekannt. Die Forschung darüber, wie und welche Äste sie bevorzugt nutzen, stützt sich bisher jedoch vor allem auf nächtliche Beobachtungen. Nachts sind Chamäleons nämlich einfacher in Büschen und Bäumen zu finden, da sie meist an Astenden schlafen und dabei mit der Taschenlampe gut zu entdecken sind. Über die Astnutzung zur Aktivitätszeit der Chamäleons, nämlich am Tage, ist jedoch eher weniger bekannt. Die Herpetologin Kristal A. Tolley vom Kirstenbosch Research Centre in Kapstadt, Südafrika, hat sich nun in einer Studie damit beschäftigt, welche Astdicken Bradypodion pumilum in der Nacht und am Tage bevorzugt.

Dazu wurden insgesamt 689 Astdicken direkt vor den Händen schlafender und wacher Bradypodion pumilum mit digitalen Schieblehren gemessen. Studienort war in drei Jahren jeweils das gleiche Gebiet in Kapstadt, Südafrika, das aus einer gemischten Vegetation von einheimischen und nicht-einheimischen Bäumen, Büschen und Gräsern besteht. Tagsüber, während der Aktivitätszeit der Tiere, wurde stündlich gemessen, nachts mangels Bewegung nur einmal. Es wurden Daten von 310 Weibchen und 379 Männchen ausgewertet. Die Daten von 37 weiblichen und 26 männlichen Bradypodion pumilum wurden als Ausreißer gewertet und daher nicht in die statistische Endauswertung einbezogen.

Von anderen baumbewohnenden Reptilien ist bekannt, dass sie in der Nacht eher dünnere Äste aufsuchen, am Tage jedoch verschiedene Dicken an Ästen nutzen. Umso überraschender war das Ergebnis der Studie: Bei den untersuchten Bradypodion pumilum unterschieden sich die genutzten Äste weder in Durchmesser noch in der Vielfalt am Tage und in der Nacht. Eine erstaunlich hohe Bandbreite an verschieden dicken Ästen wurde insgesamt genutzt. Einzig mit der Körpergröße wurde ein – prinzipiell logisch erscheinender – Zusammenhang gefunden: Je größer das Chamäleon, desto dicker waren auch die genutzten Äste.


Is it like night and day? Nocturnal versus diurnal perch use by dwarf chameleons (Bradypodion pumilum)
Krystal A. Tolley
African Journal of Herpetology
DOI: 10.1080/21564574.2022.2098392

Faktoren der geografischen Ausbreitung von Chamäleons

Faktoren der geografischen Ausbreitung von Chamäleons

by Alex Laube Wissenschaft

Schon lange wird versucht zu ergründen, wie und warum Chamäleons sich über den afrikanischen Kontinent, auf Inseln und bis nach Europa und Asien ausgebreitet haben. Französische Wissenschaftler haben jetzt in Zusammenarbeit mit internationalen Kollegen mittels Phylogenetik und verschiedenen Berechnungsmodellen untersucht, wie sich die Faktoren Körpergröße, küstennaher Lebensraum und extreme Lebensweisen auf die Verbreitung verschiedener Chamäleonarten ausgewirkt haben könnte. Die Studie untersuchte 181 Arten, die sich auf neun biogeografische Hauptregionen aufteilen: Nordafrika und Arabien, Zentralafrika, Südostafrika, Südwestafrika, Indien, Sokotra, Madagaskar, die Komoren und die Seychellen.

Chamäleonarten, die mehr als 10 km vom Meer entfernt vorkamen, verbreiteten sich historisch deutlich weniger als die 74 küstennah lebende Chamäleonarten. Ein ähnliches Phänomen ist von Skinken und Krokodilen bekannt. Die Verbreitung fand wahrscheinlich vor allem entlang der Küsten statt, zumeist auf dem gleichen Kontinent und nur selten über das Wasser zu anderen Kontinenten oder Inseln hin.

Die Größe der verschiedenen Chamäleons scheint ihre Ausbreitung in der Geschichte ebenfalls beeinflusst zu haben: Große Chamäleons verbreiteten sich weiter und häufiger als kleine Chamäleons. Das könnte damit zusammenhängen, dass größere Chamäleons eine geringere Stoffwechselrate haben – damit benötigen sie im Verhältnis zu kleineren Konkurrenten insgesamt weniger Energie. Außerdem legen größere Chamäleons Gelege mit deutlich mehr Eiern, wodurch sie ganz einfach zahlenmäßig im Vorteil sind.

Ein etwas unerwartetes Ergebnis erbrachte die Untersuchung verschiedener Lebenszyklen. Man würde zunächst annehmen, dass kurze Lebenszyklen mit schnellerer Verbreitung einhergehen. Tatsächlich zeigten die Berechnungen, dass vor allem Chamäleonarten mit extremen Lebenszyklen sich weiter verbreiteten. Wer also besonders langsam oder besonders schnell reproduzierte, war historisch unter Chamäleons erfolgreicher als die Arten „im Mittelfeld“. Die Autoren überlegen diesbezüglich, ob besonders langsame Lebenszyklen mit später Geschlechtsreife und langer Trächtigkeit möglicherweise auf dem gleichen Kontinent erfolgreicher sind, während schnellere Vermehrungsstrategien mit großen Gelegen günstiger für die Verbreitung übers Meer auf Inseln und andere Kontinente sind. Dazu passt, dass Furcifer polleni und Furcifer cephalolepis auf den Komoren und Chamaeleo zeylanicus in Indien, alles drei Beispiele für eine Ausbreitung übers Wasser, einen sehr schnellen Lebenszyklus aufweisen.

Die 34 Chamäleonarten mit der Kombination küstennah lebend, groß und extremen Lebenszyklus hatten zu 98% eine höhere Verbreitungsrate als Arten ohne diese Merkmale.  Insgesamt handelt es sich sicherlich um eine sehr theoretische Studie, die aber dennoch spannende Aufschlüsse über die historische Ver- und Ausbreitung von Chamäleons aufzeigt.

Chameleon biogeographic dispersal is associated with extreme life history strategies
Sarah-Sophie Weil, Laurie Gallien, Sébastien Lavergne, Luca Börger, Gabriel W. Hassler, Michaël P.J. Nicolaï & William L. Allen
Ecography
DOI: 10.1111/ecog.06323