Phylogeographie

Die Phylogeographie analysiert und beschreibt die phylogenetische und geographische Herkunft einzelner genetischer Linien eines Taxons (Gruppe von Lebewesen). Sie ist ein Forschungsgebiet an der Schnittstelle von Biogeographie, Populationsgenetik und Phylogenetik und verbindet diese Disziplinen über den methodischen Ansatz der molekularen Ökologie. Die Phylogeographie kann auch als ein Teilgebiet der Populationsbiologie bezeichnet werden. Sie hat fundierte Erkenntnisse zur Evolutionsbiologie zahlreicher Arten, einschließlich des Menschen hervorgebracht und kann auch Brücken schlagen zwischen Erkenntnissen der Paläontologie und der molekulargenetisch basierten Biologie.

Geschichte und Methodik

Die Bezeichnung „Phylogeographie“ wurde 1987 von John C. Avise und Mitarbeitern an der University of Georgia (USA) eingeführt[1]. Als erste phylogeographische Studie kann jedoch bereits eine wesentlich frühere Arbeit von Avise[2] betrachtet werden. Einen Überblick über die frühe Entwicklung wird von ihm in The history and purview of phylogeography: a personal reflection[3] gegeben, eine lehrbuchartige Zusammenfassung in Phylogeography: the history and formation of species.[4]

Die frühen phylogeographischen Untersuchungen wurden teilweise aufgrund ihrer mehr beschreibenden Natur und des Fehlens statistischer Absicherungen negativ beurteilt. Deutliche methodische Fortschritte erlaubte die auf Alan Templeton zurückgehende Nested Clade Analysis, die die Prozesse, die hinter den geografischen und genetischen Distanzen stecken, mathematisch-statistisch zu differenzieren ermöglichte.[5]

Bedeutung für Tiere, Pflanzen, Artenschutz

Im Laufe der Zeit wurden an zahlreichen tierischen, pflanzlichen und mikrobiellen Systemen phylogeographische Untersuchungen betrieben und auch die Zusammenhänge zum jeweiligen Artenschutz diskutiert[6]. Beispiele: Säugetiere[7], Amphibien[8], Fische[9], Krebse[10], Nesseltiere (Quallen)[11] und Pflanzen[12][13].

Bedeutung für die Evolution des Menschen

Populär wurde die phylogeographische Forschungsrichtung durch die (zunächst methodisch unzulänglich begründete) Hypothese einer „mitochondrialen Eva“, der aufgrund der Analyse des mitochondrialen Genoms rekonstruierten genetischen „Urmutter“ des modernen Menschen, die in Afrika vor rund 100–200.000 Jahren lebte[14]. Eine diesbezüglich fundiertere Untersuchung war die von A. R. Templeton, der auf Basis der Analyse von zehn verschiedenen Genen nachwies, dass mindestens zwei größere Expansionen im Anschluss an die Homo erectus - Expansion aus Afrika heraus (vergl. Out-of-Africa-Theorie) stattgefunden haben müssen[15]. Weitere Erkenntnisse zur Menschheitsgeschichte ergaben sich, als auch Parasiten (Viren, Läuse), die mit dem Menschen verbunden sind, phylogeographisch untersucht wurden (z. B.[16]).

Einzelnachweise

  1. ↑ Avise, J.C., Arnold, J., Ball, R.M., Bermingham, E., Lamb, T., Neigel, J.E., Reeb, C.A., Saunders, N.C. (1987): Intraspecific phylogeography: the mitochondrial DNA bridge between population genetics and systematics. Ann. Rev. Ecol. Syst. 18: 489-522
  2. ↑ Avise, J., Giblin-Davidson, C., Laerm, J., Patton, J.C., Lansman, R.A. (1979): Mitochondrial DNA clones and matriarchal phylogeny within and among geographic populations of the pocket gopher, Geomys pinetis. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 76: 6694-6698
  3. ↑ Avise, J.C. (1998): The history and purview of phylogeography: a personal reflection. Mol. Ecol. 7: 371-379
  4. ↑ Avise, J. C. (2000): Phylogeography: the history and formation of species. Harvard University press ISBN 0-674-66638-0
  5. ↑ Templeton, A. R. (1998): Nested clade analyses of phylogeographic data: testing hypotheses about gene flow and population history. Molecular Ecology 7: 381-397
  6. ↑ Da Silva, M. N. F., Patton, J.L. (1998): Molecular phylogeography and the evolution and conservation of Amazonian mammals. Molecular Ecology 7: 475-486
  7. ↑ Schneider, C. J., M. Cunningham, Moritz, C. (1998): Comparative phylogeography and the history of endemic vertebrates in the Wet Tropics rainforests of Australia. Molecular Ecology 7: 487-498
  8. ↑ Kozak, K. H., Russell, A.B., Larson, A. (2006): Gene lineages and eastern North American paleodrainage basins: phylogeography and speciation in salamanders of the Eurycea bislineata species complex. Molecular Ecology 15: 191-207
  9. ↑ Riginos, C. (2005): Cryptic vicariance in Gulf of California fishes parallels vicariant patterns found in Baja California mammals and reptiles. Evolution 59: 2678-2690
  10. ↑ Buhay, J. E., Crandall, K.A. (2005): Subterranean phylogeography of freshwater crayfishes shows extensive gene flow and surprisingly large population sizes. Molecular Ecology 14: 4259-4273
  11. ↑ Schroth, W., Jarms, G., Streit, B., Schierwater, B. (2002): Speciation and phylogeography in the cosmopolitan marine moon jelly Aurelia sp. BMC Evolutionary Biology 2:1
  12. ↑ Schaal, B.A., Hayworth, D.A., Olsen, K.M., Rauscher, J.T., Smith, W.A. (1998): Phylogeographic studies in plants: problems and prospects. Molecular Ecology 7: 465-474
  13. ↑ Schönswetter, P., Tribsch, A., Schneeweiss, G.M., Niklfeld, H. (2003): Disjunctions in relict alpine plants: phylogeography of Androsace brevis and A. wulfeniana (Primulaceae). Botanical Journal of the Linnean Society 141: 437-446
  14. ↑ Cann, R.L., Stoneking, M., Wilson, A.C. (1987): Mitochondrial DNA and human evolution. Nature 325: 31–36
  15. ↑ Templeton, A. R. (2002): Out of Africa again and again. Nature, Band 416, S. 45–51
  16. ↑ Holmes, E. C. (2004): The phylogeography of human viruses. Molecular Ecology 13: 745-756