Klonen für den Arterhalt

Ende der 1970er-Jahre galten Schwarzfußiltisse zunächst sogar als ausgestorben, ehe auf einer Ranch in Wyoming 1981 eine kleine Population wiederentdeckt wurde. Zwischen 1985 und 1987 wurden die letzten bekannten in der Wildnis überlebenden 24 Exemplare eingefangen, um durch ein Zuchtprogramm in Gefangenschaft das Überleben der Art zu gewähren. Sieben von ihnen pflanzten sich erfolgreich fort und gelten heute als die Gründertiere des Programms – ihre DNA bildet die genetische Grundlage der gesamten Art. Außerdem wurden zur gleichen Zeit die Gewebeproben zweier weiterer Exemplare der Gruppe von 24 Tieren im San Diego Frozen Zoo eingefroren, um die genetische Vielfalt eines Tages über die sieben Gründer hinaus erhöhen zu können. Der Frozen Zoo sammelt und konserviert genetische Proben von Tieren, um deren Erbmaterial zu bewahren und zukünftige Wiederansiedlungs- oder Klonierungsprojekte zu ermöglichen. Er ist ein Instrument im modernen Artenschutz, da er Forschern Zugang zu genetischen Informationen bietet, die für die Erhaltung und Wiederherstellung gefährdeter Populationen entscheidend sind.

Dank verschiedener Programme, welche die Tiere züchteten und dann in 18 verschiedenen Wiederansiedlungsgebieten aussetzten, existieren heute rund 400 Schwarzfußiltisse in freier Wildbahn. Dazu mussten seit 1992 mehr als 10.000 gezüchtete Tiere in Nordamerika ausgewildert werden.

Aufwendige Wiederansiedlung

Die mit Abstand größte und erfolgreichste Population wild lebender Schwarzfußiltisse existiert heute in South Dakota, in einer Region, deren Nagetiere seltener von der Pest heimgesucht wurden als andere Prärie-Regionen der USA. Das dortige Conata Basin und der nahegelegene Badlands Nationalpark bieten auf ihrem mit Kakteen übersäten Grasland auf einem Gebiet von 400 Quadratkilometern – was etwa dem Großraum München entspricht – Lebensraum für Iltisse und deren Beutetiere. Travis Livieri ist der Direktor der Organisation Prairie Wildlife Research und kämpft seit rund 30 Jahren mit Einsätzen vor Ort um das Überleben der Iltisse. „Zwischen 1994 und 1999 haben wir hier etwa 300 Tiere aus den Zuchtprogrammen ausgesetzt. Seitdem hat diese Population ohne Auffrischung von außerhalb überlebt“, so der Biologe. Im Moment gibt es hier laut neuester Zählungen von Livieri wieder 236 Schwarzfußiltisse. Das macht mehr als die Hälfte aller in Freiheit lebenden Exemplare aus. 2007 waren es sogar schon einmal weit mehr als 400 – doch dann fand die Pest schließlich auch ihren Weg in das Conata Basin. „Seit dem Ausbruch von 2008 müssen wir schwer kämpfen“, berichtet Livieri mit einem Kopfschütteln. Bis 2013 war die lokale Population sogar auf unter 50 gesunken, doch der Biologe ergriff Gegenmaßnahmen und besorgte einen Impfstoff.

Heute sitzt Travis Livieri vor der Videokamera seines Laptops in einem kleinen Wohnwagen mitten im Grasland des Conata Basin. Jedes Jahr verbringt der Biologe dort zwei bis drei Monate auf „Iltis-Zeit“, wie er es selbst nennt. Der Forscher wirkt müde und verfroren, hat er doch gerade die ganze Nacht damit verbracht, Iltisse einzufangen und zu impfen. Die in den zoologischen Programmen gezüchteten Iltisse werden bei Geburt gegen Pest und Staupe geimpft. Doch die in freier Wildbahn geborenen Exemplare sind nicht gegen diese Krankheiten immun, da sich der Impfschutz nicht auf den Nachwuchs überträgt. Deshalb haben Livieri und seine Kollegen über die Jahre mehr als 1.500 Tiere geimpft.

Impfschutz als Erbe

Angesichts des gewaltigen Aufwands, der ständigen Pestgefahr und der stagnierenden Zahlen in freier Wildbahn ist allen Beteiligten klar, dass neben der unermüdlichen Arbeit im Feld auch Hilfe aus dem Labor notwendig ist. Dabei gibt es sogar Ideen, die Pest auf genetischem Wege zu bekämpfen. Ben Novak sagt: „Diese Art ist immer nur einen Krankheitsausbruch davon entfernt, um ein oder zwei Jahrzehnte in ihrer Erholung zurückgeworfen zu werden.“ Der Forscher und seine Kollegen arbeiten daher an einem Impfschutz, der über Fortpflanzung auf die folgenden Generationen weitergegeben werden kann. Novak nennt das „sich selbst impfende Iltisse“.

Bei der klassischen Impfung wird ein Antigen – ein harmloser Bestandteil eines Krankheitserregers – in den Körper eingebracht, um eine Immunantwort hervorzurufen. Dies bereitet das Immunsystem darauf vor, den echten Erreger zu bekämpfen. Häufig sind jedoch Auffrischungsimpfungen nötig, um die Immunität aufrechtzuerhalten, was besonders bei Wildtieren in freier Natur aufwendig ist.

Revive & Restore möchte deshalb die Zellen der Tiere dazu bringen, das Antigen selbst zu produzieren. Dabei wird mit präzise kontrollierten Gen-Sequenzen gearbeitet, die sicherstellen, dass das Antigen nur in Muskelzellen und nur in einem bestimmten Entwicklungsstadium produziert wird. „Nach der Antigenproduktion entfernt sich das Gen automatisch aus diesen Muskelzellen, um Langzeitwirkungen zu minimieren“, erläutert Novak. In den Fortpflanzungszellen bleibt das Gen jedoch erhalten, wodurch die Fähigkeit zur Selbstimpfung an zukünftige Generationen weitergegeben werden kann. Die Forscher erhoffen sich Fortschritte mit dem Impfstoff innerhalb der kommenden drei Jahre.

Bei einer weiteren möglichen genetischen Lösung geht es wiederum um die domestizierten Cousins der Schwarzfußiltisse: „Hausfrettchen sind vollständig immun gegen die Pest. Forscher haben deren Genom seit vielen Jahren studiert und nun möglicherweise die Mutation gefunden, die für diese Immunität verantwortlich ist“, berichtet Novak. „Wir untersuchen, ob die Einführung dieser Mutation Schwarzfußiltissen Immunität gegen die Pest verleihen könnte.“ Es werde sich in den kommenden Jahren zeigen, ob eine dieser Optionen zum Erfolg führe.

Genetische Vielfalt

Neben dem Kampf gegen Krankheiten ist jedoch auch die genetische Vielfalt der überlebenden Tiere ein entscheidender Ansatz in der Forschung. Der Schwarzfußiltis steht exemplarisch für die Bedrohung vieler Arten durch Inzucht und daraus resultierende genetische Verarmung. Die DNA solcher Populationen mit schwindender Zahl enthält einfach nicht mehr genug Variationen, um sich an Umweltveränderungen oder Seuchen anpassen zu können. Alle lebenden Schwarzfußiltisse stammen von jenen sieben Gründertieren ab. „Mit den Mitteln, die uns heute zur Verfügung stehen, wie Genomsequenzierung, Klonen oder künstlicher Befruchtung, könnten wir aus solch einer kleinen Gruppe eine genetisch überlebensfähige Population von Tausenden aufbauen. Solche Möglichkeiten bestanden in den 1980er-Jahren eben noch nicht“, erklärt Novak.

Der Inzuchtkoeffizient der Schwarzfußiltisse liegt um die 0,13. Das bedeutet, dass sich Geschwister und Cousins ersten Grades in der Vergangenheit miteinander verpaart haben. Dennoch sehen die Forscher bislang noch keine großen Probleme. „Es gibt keine Geburtsfehler oder Ähnliches, aber die Fruchtbarkeit der Weibchen geht leicht zurück“, so Novak. Es gehe darum, vor der Krise zu handeln, und deswegen arbeiten die Genetiker daran, die DNA des achten und neunten Gründertieres in die Wildpopulationen einzubringen.

Die 1988 verstorbene Willa wurde gerade Gründerin Nummer Acht, weil ihre DNA 2024 auf natürliche Weise von ihrem Klon Antonia auf dessen Nachwuchs weitergegeben wurde. Nun muss nur auf den richtigen Zeitpunkt gewartet werden, ehe die Nachkommen Antonias in die Wildpopulationen entlassen werden können. Tests haben gezeigt, dass Willas genetische Vielfalt jene der Wildpopulation um das Dreifache übertrifft. Doch ihre mühsam geschaffenen Nachfahren müssen erst zahlreich genug sein, ehe man sie den Gefahren der Wildnis aussetzen will.

„Im Moment beobachten wir noch, wie es um die Fitness des Nachwuchses bestellt ist. Wir schauen uns an, wie sie wachsen und sich verhalten“, erklärt Oliver Ryder, Direktor des San Diego Frozen Zoos. Ben Novak denkt, dass es möglich sein sollte, mit dem Nachwuchs von Antonia oder deren Kindern in zwei bis drei Jahren die Genetik von Wildpopulationen aufzufrischen, zum Beispiel jener im Conata Basin.

In weiser Voraussicht

Dass so etwas einmal möglich sein wird, ist vor allem auch der Weitsicht Oliver Ryders zu verdanken. Als Genetiker des San Diego Zoos traf Ryder auf einem Bankett im Jahre 1985 den damaligen Leiter des Schwarzfußiltis-Programms in Wyoming, Tom Thorne, der auch an der Entdeckung der letzten Population 1981 maßgeblich beteiligt war. Ryder nutzte den Moment und fragte Thorne, ob dieser ihm Gewebeproben von einigen der Tiere nach San Diego schicken könnte, um diese dort in die wachsende Sammlung kryokonservierter Gewebeproben einfügen zu können. Im Oktober desselben Jahres erhielt Ryder sein erstes Päckchen von Thorne und 1988 auch die so entscheidenden Proben von Willa. Die Grundlage zur genetischen Rettung der Schwarzfußiltisse war gelegt.

„Uns war das damals gar nicht so klar, aber im Nachhinein war das eine gewaltige Sache. Wir wussten, dass es einmal etwas Gutes sein könnte, obwohl wir uns seinerzeit noch gar nicht vorstellen konnten, dass daraus einmal Klone entstehen könnten“, so Ryder. Die Geburt von Elizabeth Ann gab ihm 2020 Recht. Ben Novak sagt: „Das war der erste klare Beweis dafür, dass man auch im Artenschutz etwas 30 Jahre lang einfrieren und dann erfolgreich ein gesundes Lebewesen daraus erzeugen kann.“ Der Genetiker hofft, aus den ebenfalls in San Diego gelagerten Proben eines zweiten Tieres der Wyoming-Gruppe den dann voraussichtlich neunten Gründer schaffen zu können. Dafür erwägen und erproben Novak und seine Forscherkollegen Methoden wie Genom-Editing, die Erzeugung pluripotenter Stammzellen und künstliche Befruchtung.

Um den Schwarzfußiltis von seinem Status als gefährdet („endangered“) in den USA auf bedroht („threatened“) herunterstufen zu können, müsste die Zahl von zeugungsfähigen erwachsenen Exemplaren in der Wildnis 1.500 erreichen. Und das bei einer gegenwärtigen Überlebensrate der ausgewilderten Zuchttiere von 25 bis 30 Prozent und einer Wildpopulation von derzeit etwa 400 – von der wiederum nur etwa die Hälfte erwachsen ist. Ein noch weiter Weg.

Artenschützer betonen, dass das nicht gelingen kann, ohne auch dem Lebensraumverlust Einhalt zu gebieten. Kristy Bly sagt: „Wir brauchen weniger als ein Prozent des Landes zurück, das Präriehunde und Schwarzfußiltisse einst bewohnten. Mit schon 4.000 Hektar wiederhergestellter Präriehunde-Ökosysteme an 30 oder mehr Standorten ist die Erholung beider Arten möglich.“ Dort könne laut Travis Livieri dann der Fokus auf das Management dieser Wildpopulationen verlagert werden. „Das ultimative Ziel ist, die Zucht in Gefangenschaft überflüssig zu machen“, so der Experte. Er verweist auf eine Studie, die belegte, dass selbst in Trainingsgeländen auf die Wildnis vorbereitete Iltisse in demselben Areal nicht so erfolgreich waren wie ihre wilden Verwandten. „Nichts kann eine wilde Mutter ersetzen, die dich lehrt, und nichts kann es ersetzen, im Dreck geboren zu werden und ein vollständig wildes Leben zu führen“, sagt Livieri.

Doch noch ist es wohl zu früh dafür, noch benötigen Schwarzfußiltisse die Hilfestellung der Wissenschaft. „Wir werden bestimmt noch 15 bis 20 Jahre mit Schwarzfußiltissen arbeiten müssen, um ihre genetische Vielfalt zu erhöhen und die Krankheiten zu überwinden“, sagt Novak. Diese Lösungen könnten dann Wege aufzeigen, auch anderen Arten zu helfen. Er sagt: „Viele Populationen werden von neuen Krankheiten bedroht, und das Problem wird durch den Klimawandel verschlimmert. Unsere Methoden werden der Schlüssel dazu sein, dem entgegenzutreten.“