Fukushima: Schwein-Wildschwein-Hybriden verlieren Schweinegene rasch

Entlaufene Hausschweine, die sich nach der Katastrophe von Fukushima mit Wildschweinen fortpflanzten, brachten Hybriden hervor, deren Generationenwechsel ungewöhnlich schnell abläuft. Dadurch verschwinden Schweinegene rasch aus der Population.

Dieser mütterliche Effekt kann eine Wildpopulation durch ein einziges Entkommen kurzfristig verändern, auf genetischer Ebene jedoch innerhalb weniger Jahre weitgehend wieder verschwinden.

Hinweise in der DNA von Schwein-Wildschwein-Hybriden

Genetische Untersuchungen an Wildschweinen aus Fukushima im Nordosten Japans zeigten, dass Hybridnachkommen mit Schweinemüttern unerwartet geringe Anteile nuklearer Schweinegene besaßen.

Anhand dieser Proben stellte Professor Shingo Kaneko, Wildtiergenetiker an der Universität Fukushima, einen Zusammenhang zwischen Schweinemutterschaft und einem schnelleren Generationenwechsel her.

Das Team von Kaneko stellte fest, dass Mütter aus Schweinelinien die schnelle Fortpflanzung weitergaben, sodass Wildschweingene die Schweinegene früher ersetzten.

Dieses hohe Tempo macht den Einfluss von Hybriden zwar besser vorhersehbar, verschleiert aber zugleich das ursprüngliche Entkommen, weil die Tiere überwiegend wie Wildschweine aussehen.

Nach der Evakuierung

Nach dem Unfall im Kernkraftwerk 2011 zogen sich Menschen plötzlich aus der Region zurück, Höfe standen leer, und Schweine gelangten auf Felder und in Wälder.

Rund 30.000 Schweine entkamen aus verlassenen Gehegen und führten damit einmalig eine große Menge an Hausschweingenen in Wildschweinpopulationen ein.

Da die Schweinehaltung eingestellt worden war und sich nur wenige Menschen in der Gegend aufhielten, entwickelte sich der Hybridbestand ohne die fortlaufende Wiederansiedlung, die bei vielen verwilderten Populationen vorkommt.

Die klar voneinander getrennten Ausgangsbedingungen ermöglichten es den Forschenden, Ursache und Wirkung deutlicher zu erkennen als an Orten, an denen jedes Jahr neue Schweine hinzukommen.

Weibliche Schweinehybriden vermehrten sich ebenfalls schnell

Hausschweine können sich ganzjährig fortpflanzen, während weibliche Wildschweine üblicherweise nur in einer Saison einen Wurf aufziehen.

War ein Schwein die Mutter, behielten ihre Töchter diesen schnellen Fortpflanzungsrhythmus bei, wodurch sich die Abstände zwischen Geburten und Generationen verkürzten.

Kürzere Generationen bedeuteten zudem mehr Gelegenheiten zur erneuten Paarung mit Wildschweinen, besonders nach dem ursprünglichen Entkommen.

Mit jedem weiteren Wurf wurde zusätzliche Wildschwein-DNA eingemischt, sodass der Schweineanteil schneller sank, als die meisten Menschen erwartet hätten.

Zwei DNA-Systeme

Um den Spuren der Hybriden zu folgen, untersuchte das Team DNA von 191 Wildschweinen und 10 Schweinen, die zwischen 2015-2018 gesammelt worden waren.

Ein Merkmal, die mitochondriale DNA – DNA, die ausschließlich über die Mutter weitergegeben wird –, kennzeichnete Tiere, die von entkommenen Sauen abstammten.

Ein weiterer Hinweis lag in der übrigen DNA, deren Gene von beiden Eltern stammen und in jeder Generation neu kombiniert werden.

Diese größere Genmenge wird Kern-DNA genannt – DNA, die sich in jeder Generation aus beiden Eltern vermischt –; sie zeigte die Verdünnung, ohne die Gene für die Fortpflanzung genau bestimmen zu können.

Rückkreuzung löschte Abstammungssignale

Wiederholte Paarungen von Hybriden mit Wildschweinen drängten den Großteil der Schweine-DNA bereits innerhalb weniger Generationen aus der Population.

Forschende bezeichnen dieses Muster als Rückkreuzung – die erneute Paarung von Hybriden mit einer Elternart –; jede Wiederholung verringert den Anteil der Schweinegene weiter.

Im Datensatz befanden sich 21 von 31 Schweinehybriden bereits nach der fünften Generation, was einen schnelleren Wechsel als bei jährlicher Fortpflanzung belegt.

Diese rasche Verdünnung begrenzte den gesamten Einfluss der Schweine, doch mütterliche Linien können bestehen bleiben und Entscheidungen zum Wildschweinmanagement erschweren.

Schweinemütterliche Linien blieben erhalten

Die Schweinemutterschaft blieb nachweisbar, weil sich Mitochondrien bei der Fortpflanzung nicht mit der DNA des Vaters vermischen.

Durch diese einseitige Vererbung blieb mit Schweinen verbundene mitochondriale DNA in einigen Tieren erhalten, obwohl der überwiegende Teil ihrer übrigen DNA wie Wildschwein-DNA aussah.

Mit der Zeit können die Schweinehybriden sich wie Wildschweine verhalten und bewegen, während sie weiterhin eine mütterliche Signatur des Schweins tragen.

Ohne genetische Kontrollen könnten Verantwortliche diese Linien übersehen, bis ein neues Entkommen zusätzliche Schweinegene in die Population bringt.

Strahlung war nicht ausschlaggebend

Viele Menschen erwarteten, dass radioaktiver Niederschlag die DNA von Tieren verändert, doch das deutlichste Signal stammte hier von Paarungen und nicht von Strahlung.

Umfassende genetische Untersuchungen an Pflanzen und Säugetieren in der Umgebung von Fukushima haben keine eindeutigen Hinweise auf schnellere Mutationsraten erbracht.

Die Hybridisierung – Fortpflanzung zwischen zwei verwandten Tiergruppen – verursachte die Veränderungen, die Wissenschaftler in Wildschweinpopulationen messen und verfolgen konnten.

Für die Risikoplanung können Verantwortliche den Druck durch Hybriden verringern, ohne davon auszugehen, dass Strahlung die DNA von Tieren umschreibt.

Verwilderte Schweine anderswo

In den gesamten Vereinigten Staaten bekämpfen Behörden verwilderte Schweine; das US-Landwirtschaftsministerium schätzt die jährlichen Kosten auf rund $2.5 Milliarden.

Diese Tiere wühlen Nutzpflanzen um, verbreiten Krankheiten und vermehren sich schnell, weshalb selbst ein kleiner genetischer Vorteil relevant sein kann.

Ähnliche Kreuzungen von Wild- und Hausschweinen treten auch in Europa und anderen Regionen auf; der von Müttern beeinflusste Generationenwechsel könnte verändern, wie lange häusliche Merkmale bestehen bleiben.

Fukushima bot ein klares Beobachtungsfenster, doch dieselbe Biologie könnte Kontrollpläne überall dort erschweren, wo Schweine weiterhin in wilde Herden gelangen.

Management von Schwein-Wildschwein-Hybriden

Einsatzkräfte entfernen Schweine häufig allein nach ihrem Aussehen, doch genetische Daten können aufzeigen, welche Hybriden sich weiterhin schnell fortpflanzen werden.

Mütterliche Schweinelinien könnten als praktische genetische Marker dienen, die Behörden bei der Planung gezielter Entnahmen einsetzen können.

Die Ergebnisse lassen sich auf Wildtiermanagement sowie Strategien zur Schadensbekämpfung bei invasiven Arten übertragen.

Mütterliche Schweinelinien beschleunigen den Generationenwechsel und helfen Behörden, Risiken einer Populationszunahme genauer vorherzusagen.

Grenzen und nächste Schritte

Mütterliche Schweinelinien beschleunigten die Fortpflanzung, sodass sich die Wildschweingenetik selbst nach einem chaotischen Entkommen rasch wieder durchsetzte.

Künftige Überwachungen benötigen breitere Probenahmen und bessere Aufzeichnungen im Gelände, denn neue Freisetzungen könnten denselben Prozess an anderen Orten erneut in Gang setzen.