Für viele Pflanzen und Tiere wäre die Sonora-Wüste ein unwirtlicher Ort. Aber für die Eidechse mit dem flachen Schwanz ist sie zu Hause. Bevor die Sonne zu hoch am Himmel steht, können die kleinen Eidechsen, die nur wenige Zentimeter lang sind, an einheimischen Ameisen in dünn bewachsenen Gebieten in der Nähe von Yuma, Arizona, und am Saltonmeer im nahe gelegenen Kalifornien gesichtet werden.
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Ihre Häuser sind "fast wie eine Mondlandschaft", sagt Dan Mulcahy, Herpetologe am Smithsonian National Museum of Natural History. "Sie brauchen Orte zum Verstecken", sagt er. Andernfalls "würden sie bis Mittag Toast sein."
Die Echsen haben jedoch möglicherweise größere Sorgen als eine sengende Mittagssonne. Die zufällige Entstehung des Salton-Meeres im frühen 20. Jahrhundert hat eine Bevölkerung im kalifornischen Coachella-Tal abgeschnitten, und Straßen trennen andere. Vororte, landwirtschaftliche Felder und andere Teile des modernen Lebens, wie z. B. Armeeanlagen und ein Offroad-Park, haben das Gebiet der Primäreidechsen betreten. Invasive argentinische Ameisen verdrängen an einigen Stellen die Nahrungsquelle der Echsen. Und der Klimawandel ist ein weiteres Anliegen.
Um diese Bedrohungen zu überstehen, müssen die Wissenschaftler mehr über ihre Gene wissen, sagt Mulcahy. Deshalb werden er und Andrew Gottscho, ein Postdoktorand am NMNH, in Kürze genau das tun und die hochmoderne Biotechnologie des Museums nutzen, um die genetische Vielfalt der Arten zu ermitteln.
Mulcahy hat bereits die Gene der Plattschwanz-Hornechse untersucht. Während seines Studiums an der Utah State University führte er 2006 eine Studie durch, in der die mitochondriale DNA der Plattschwanz-Hornechse und der Wüsten-Hornechse untersucht wurde. Das Team sammelte Echsenzehen- und Schwanzspitzen sowie einige ganze Echsen in Arizona und Kalifornien und sequenzierte ihre mitochondriale DNA. Dies ist die DNA, die in den Energie produzierenden Organellen der Zellen vorkommt und nur von Mutter zu Kind weitergegeben wird.
Wissenschaftler verwenden mitochondriale DNA, „wie Sie Ihren Vorfahren anhand Ihres Nachnamens verfolgen können, weil er nur väterlicherseits weitergegeben wird“, sagt Mulcahy. Obwohl es sich um eine „begrenzte Quelle“ handelt, kann die mitochondriale DNA ein gutes Instrument sein, um die geografischen Beziehungen von Individuen und Populationen zu untersuchen, sagt er.
Die mitochondriale DNA zeigte, dass die Plattschwanz-Echsen in der Nähe von Yuma einer Ahnenpopulation angehörten, die genetisch vielfältiger war als die Populationen im Osten. Die Eidechsen des Ostens waren genetisch eher ähnlich, selbst wenn die Populationen voneinander abgeschnitten waren. Irgendwann in der Vergangenheit, so meinte Mulcahys Team, erweiterten Individuen dieser Art ihr Verbreitungsgebiet von Arizona nach Kalifornien. Später wurden die Populationen sowohl nach natürlichen als auch nach vom Menschen geschaffenen geografischen Merkmalen getrennt.
Um einen wirklich guten Einblick in den Genfluss zwischen den Populationen zu bekommen, werden Wissenschaftler tiefere Informationen aus der Kern-DNA der Eidechsen benötigen, sagt Mulcahy. Das ist das genetische Material, das sich im Kern eines Organismus befindet und eine Kombination der DNA beider Eltern ist. Es gibt viel mehr nukleare DNA als mitochondriale DNA, und vor zehn Jahren war es in einer Studie wie der von Mulcahy einfach nicht möglich, nukleare DNA zu sequenzieren.
"Aber jetzt haben wir die Technologie, um eine Menge DNA schnell zu sequenzieren", sagt er. "Mit der Sequenzierung der nächsten Generation können wir große Teile des Genoms sehr schnell und effizient erfassen."
Mulcahy und Gottscho werden nicht das gesamte Genom von Eidechsen sequenzieren. Sie suchen nach Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs). Dies sind DNA-Sequenzen, bei denen sich ein einzelnes Nukleotid von einem Individuum zum nächsten unterscheidet. Auf diese Weise kann das Paar die genetischen Unterschiede zwischen den Populationen untersuchen und feststellen, wie Gene durch sie hindurchflossen. Da nukleare DNA genetisches Material von beiden Elternteilen enthält, kann die Studie zu anderen Ergebnissen führen als die frühere Analyse, bei der nur DNA von Mutter verwendet wurde.
Mithilfe dieser Daten können Forscher möglicherweise feststellen, ob es bestimmte Populationen gibt, die für die Art wertvoller sind. Für die Eidechsen "ändern sich ständig die Dinge, sei es die Krankheit oder das Klima" oder etwas anderes, sagt Mulcahy. Die genetische Vielfalt kann einer Art helfen, solche Veränderungen zu überstehen, sagt er.
Und große Veränderungen, wie die globale Erwärmung, finden bereits statt, bemerkt er. Wissenschaftler befürchten, dass ein wärmendes Klima für Echsen, die ihre eigenen Temperaturen nicht regulieren können, besonders gefährlich sein könnte. Die Eidechsen mit flachem Schwanz bewältigen die Hitze, indem sie sich in einen kühlen Bau zurückziehen. Wenn sie sich jedoch früher am Tag verstecken müssen, bleibt weniger Zeit, um die Ressourcen zu beschaffen, die für die Paarung und die Produktion von mehr Echsen erforderlich sind.
Die Echsen "müssen möglicherweise nachtaktiv werden, wenn sie überleben wollen", sagt Mulcahy, "und ihre Gene lassen sie es möglicherweise nicht so schnell tun."
Anmerkung des Herausgebers: Diese Geschichte wurde aktualisiert, um den korrekten Namen des an dem Projekt beteiligten Postdoc-Stipendiaten, Andrew Gottscho, anzugeben .
