Manchmal sind die gebräuchlichen Namen für Tiere ziemlich verwirrend.
Zum Beispiel sind Meerschweinchen nicht mit Schweinen verwandt und kommen auch nicht aus Guinea. Auch die amerikanischen Schwarzbären sind nicht alle schwarz. Es gibt sie in verschiedenen Farben, darunter braun (auch als Zimtfarbe bekannt), blond oder blaugrau, und manche haben sogar ein Fell mit gemischten Farben.
Wissenschaftler haben sich gefragt, warum Schwarzbären so unterschiedliche Fellfarben haben. Einige haben die Hypothese aufgestellt, dass das zimtfarbene Fell eine Möglichkeit ist, den in der Regel grösseren Grizzlybären (Ursus arctos) nachzuahmen, der braun ist (aber auch schwarz sein kann!).
Neue Forschungsergebnisse von Wissenschaftlern der HudsonAlpha, der University of Memphis und der University of Pennsylvania haben die Antwort auf diese Frage im Erbgut des Schwarzbären gefunden: Es handelt sich um eine Mutation in einem Pigmentgen, die vor sehr langer Zeit stattgefunden hat. Die Forschungsarbeit wurde in der Fachzeitschrift Current Biology veröffentlicht.
Dr. Emily Puckett ist Assistenzprofessorin für Biowissenschaften an der Universität von Memphis. Sie hat ihre Karriere der Erforschung der Evolution und Genetik von Bären gewidmet. Mit Hilfe von Partnern in staatlichen, bundesstaatlichen und föderalen Wildtierbehörden hat sie Hunderte von DNA- und Haarproben von nordamerikanischen Bären gesammelt. Dr. Puckett hat sich mit Dr. Greg Barsh, einem Experten für Tierpigmentierung bei HudsonAlpha, zusammengetan, um herauszufinden, warum Schwarzbären nicht immer schwarz sind.
Melanin ist das Pigment, das Säugetieren ihre Fellfarbe verleiht. Es wird in der Haut von Zellen produziert, die Melanozyten genannt werden. Es gibt zwei Arten von Melanin: Eumelanin ist schwarz oder braun und Phäomelanin ist rot oder gelb. Es wird allgemein angenommen, dass genetische Variationen in der Melaninbiosynthese die Unterschiede in der Haar-, Augen- und Hautfarbe verursachen.
Die Forscher untersuchten Fotos von Bären und analysierten Haarproben. Dabei stellten sie fest, dass die zimtfarbenen Schwarzbären ähnlich wie die Grizzlybären geringere Mengen an Eumelanin produzieren. Daraufhin sequenzierten sie die Genome von fast 200 Bären und identifizierten mehrere verschiedene Fehlmutationen im Gen TYRP1, das für die Bildung des Enzyms Tyrosinase-Related Protein 1 kodiert.
Zimtbären haben eine Mutation mit der Bezeichnung TYRP1R153C, während die meisten (aber nicht alle) Grizzlybären eine Mutation mit der Bezeichnung TYRP1R114C aufweisen. Das TYRP1-Gen produziert das Enzym in den Melanozyten, und dieses Enzym trägt zur Produktion von Eumelanin bei, was erklärt, warum Zimt- und Grizzlybären weniger von diesem spezifischen Pigment haben.
Darüber hinaus haben Studien im Labor von Dr. Mickey Marks an der Universität von Pennsylvania gezeigt, dass die Mutationen TYRP1R153C und TYRP1R114C die Melaninsynthese und -verteilung beeinträchtigen.
«Als wir uns andere Arten ansahen, waren wir überrascht, dass die TYRP1R153C-Variante von Zimt-U. americanus mit einer Variante identisch ist, die zuvor als Ursache für okulokutanen Albinismus (OCA3) beim Menschen beschrieben wurde», sagt Dr. Barsh. OCA3 zeichnet sich durch rötliche Haut und Haare sowie häufige Sehstörungen aus und tritt am häufigsten bei Menschen afrikanischer oder puerto-ricanischer Abstammung auf. Laut Puckett haben Bären mit TYRP1-Mutationen jedoch eine normale Haut und können gut sehen.
Die TYRP1R153C-Variante wurde vor allem bei Bären aus dem Südwesten der USA gefunden, in geringerem Maße auch im Südosten Alaskas und im Yukon Territory. Die TYRP1R153C-Mutation wurde mit der zimtfarbenen Färbung von Schwarzbären sowie mit schokoladen- und hellbraunen Färbungen in Verbindung gebracht, was bedeutet, dass sie für fast die gesamte Farbvielfalt bei U. americanus verantwortlich ist.
Die Forscher nutzten ihre Daten, um mehr über die TYRP1R153C-Mutation zu erfahren. Eine Hypothese war, dass die Mutation zuerst bei Grizzlybären auftrat und dann auf Schwarzbären übertragen wurde, aber demographische Analysen zeigten, dass dies nicht der Fall war. Demographische Analysen zeigten jedoch, dass dies nicht der Fall war. Stattdessen ist die TYRP1R153C-Mutation vor etwa 9.360 Jahren spontan in Schwarzbären im Westen der USA entstanden und hat sich dann ausgebreitet, als die Bären in ihr heutiges Verbreitungsgebiet wanderten.
«Die TYRP1R153C-Mutation, die vor mehr als 9000 Jahren bei Schwarzbären auftrat, hat den zimtfarbenen Bären in ihrem heutigen Verbreitungsgebiet wahrscheinlich einen Vorteil verschafft», sagt Dr. Puckett. «Wir haben genetische Modelle und Simulationen verwendet, um die Selektionskräfte vorherzusagen, die auf die zimtfarbene Form wirken. Aber unsere Vorhersagen schlossen sowohl die Grizzly-Mimikry-Hypothese als auch eine andere Hypothese aus, die mit der Thermoregulation zu tun hatte.
Das Forscherteam schlägt eine neue Erklärung für das Fortbestehen der Fellfarbvariante vor: Krypsis. Darunter versteht man die Fähigkeit eines Tieres, sich zu verstecken, indem es sich an seine Umgebung anpasst, normalerweise durch eine ähnliche Färbung oder Zeichnung wie der Hintergrund. Die Forscher vermuten, dass dies nicht nur für Beutetiere oder Raubtiere aus dem Hinterhalt wichtig ist, sondern auch für große Arten, die sich an ihren Lebensraum anpassen müssen.
«Diese Ergebnisse zeigen, wie genetische Variationen in der Melaninbiosynthese ikonischen Phänotypen zugrunde liegen können, und geben Aufschluss über die Farbvariation und die jüngste Evolution bei großen Fleischfressern», sagt Dr. Barsh.
