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27.4.2002 Dies academicus 2002 – Jahrespreise Christoph Vorburger «Consequences of Clonal Inheritance in the Hybridogenetic Waterfrog Rana esculenta» Warum ist geschlechtliche Fortpflanzung im Tierbereich so viel häufiger als ungeschlechtliche? Dies ist noch immer eine der zentralen Fragen in der Evolutionsbiologie. Eine gängige Antwort lautet: Organismen mit geschlechtlicher Fortpflanzung haben aufgrund der Durchmischung des mütterlichen und väterlichen Erbgutes (= Rekombination) zwei evolutive Vorteile. Zum einen können sie schädliche Mutationen wieder los werden; zum andern führt die Rekombination zu einer grösseren genetische Diversität, welche bessere Anpassung erlaubt, wenn Umweltbedingungen sich ändern. Dies klingt einleuchtend (d.h. klonale) Fortpflanzung: wer keine männliche Nachkommen produziert, kann den gesparten Aufwand in zusätzliche weibliche Nachkommen stecken. Klonale Arten sollten daher langfristig solche mit sexueller verdrängen. Dr. Christoph Vorburger aus der Abteilung Ökologie des Zoologischen Institut der Universität Zürich hat in seiner Dissertation die Vor- und Nachteile der beiden Fortpflanzungstypen untersucht. Er wählte dafür den Wasserfrosch Rana esculenta (E), einen Hybriden, der ursprünglich aus Paarungen zwischen dem Teichfrosch Rana lessonae (L) und dem Wasserfrosch R. ridibunda (R) hervorgegangen ist. Wegen eines ungewöhnlichen Fortpflanzungsmechanismus – «Hybridogenese» genannt – produzieren Wasserfrösche Eier und Spermien, die ausschliessliche ein klonal weiter gegebenes R- Genom enthalten, während die beiden Elternarten normale, sexuell rekombinierte L- bzw. R- Genome produzieren. Durch elegante Kreuzungs- Wxperimente hat Christoph Vorburger drei verschiedene Nachkommentypen erzeugt, solche mit zwei klonalen oder zwei sexuellen Genomen sowie solche mit einem klonalen und einem sexuellen Genom. Er hat dann die Kaulquappen unter standardisierten Bedingungen aufgezogen und Überlebensraten, Wachstumsgeschwindigkeit und Grösse bei der Metamorphose, also der Umwandlung zum Frosch, verglichen. Seine Befunde zeigen: klonale Genome mit schädlichen Mutationen beeinträchtigen war die Entwicklung im homozygoten Zustand - d. h. wenn beide Genome klonal sind – drastisch. Die haben aber keine negativen Effekte im heterozygoten Zustand. Hemiklonale Tiere , d. h. solche mit einem klonalen und einem sexuellen Genom, entwickeln sich ebenso gut wie solche mit zwei sexuellen Genomen. Das könnte den ökologischen Erfolg von R.esculenta zumindest teilweise erklären: als hemiklonaler Hybrid profitiert R. esculenta con der Kombination des Erbgutes seiner beiden Eltern-arten ( Heterosis- Effekt), leidet aber nicht unter genetischer «Erosion» des klonal vererbten R- Genoms. Dr. Vorburgers Untersuchen geben allerdings auch Grund zur Besorgnis, dass dieses einzigartige Fortpflanzungssystem nach und nach verschwinden könnte. Durch unbedachte Einfuhr von «exotischen» R. ridibunda in die ursprünglich für Mitteleuropa typischen Mischpopulationen von R. lessonae und R. esculenta erhöht sich die Zahl der Paarungskombinationen, die zu ridibunda– Nachkommen führen, auf Kosten der beiden anderen Arten. Dies dürfte einer der Gründe sein, warum z.B. im Gebiet des Genfersees manche der ursprünglich R. esculenta- /R. lessonae- Poulationen verschwunden sind. Für seine Untersuchungen erhält Dr. Christoph Vorburger am diesjährigen Dies Academicus den Jahrespreis der Mathematisch- naturwissenschaftlichen Fakultät, nachdem ihm im November letzten Jahres schon die Auszeichnung für seine Dissertation zugesprochen worden war. Die Studie stellt eine äusserst gelungene Kombination von Labor- und Feldforschung dar, mit einfallsreichen Experimenten, tadellos konzipierten Freilandbeobachtungen und statistisch einwandfrei analysierten Daten. Vier der fünf Kapitel sind bereits in international führenden Fachzeitschriften veröffentlicht worden, was bezeugt, dass mehrere Fachexperten die Arbeiten ebenfalls als ausgezeichnet bewerten. Kontaktadresse |
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