Bei jedem dieser liebenswerten Papageien wird sein Genom sequenziert

Es ist ein liebenswerter, riesiger, flugunfähiger neuseeländischer Papagei und ein Aushängeschild für die Bewegung des quantifizierten Selbst.

Andrew Digby / New Zealand Department of Conservation

Aktualisiert am 18. September um 10:37 Uhr ET

Als sich die Menschen im 13. Jahrhundert zum ersten Mal in Neuseeland niederließen, fanden sie ein Wunderland seltsamer Kreaturen – darunter einen grünen, unbeholfenen Papagei mit dem Gesicht einer Eule und der Miene eines alten Herrn. Das war der Kakapo – der größte Papagei der Welt und sein einziger flugunfähiger. Es hatte eine Reihe liebenswerter Eigenschaften – eine Scheibe aus schnurrbärtigen Gesichtsfedern, ein schwerfälliger Gang in Zeitlupe und die Angewohnheit, mit seinem Schnabel und seinen großen Flügeln unbeholfen auf Bäume zu klettern –, die es leicht machten, ihn zu lieben. Es hatte auch eine Reihe unglücklicher Eigenschaften – eine Unfähigkeit zu fliegen, eine Naivität gegenüber Gefahren, einen unverwechselbaren erdigen Geruch und die Angewohnheit, bei Bedrohung zu frieren –, die es leicht machen, ihn zu töten.

Und so töteten die Māori sie, um Mahlzeiten und Umhänge zu machen. Die Hunde und Ratten, die die Māori nach Neuseeland begleiteten, trugen zum Gemetzel bei. Und im 19. Jahrhundert gelang europäischen Siedlern und ihrer Clique aus Hermelinen, Wiesel, Katzen und Hunden der Gnadenstoß. Der Kakapo verschwand. Die Fjorde der Insel, die einst von den dröhnenden Rufen verliebter Männchen hallten, verstummten. In den 1950er und 1960er Jahren fanden intensive Suchtrupps nur wenige Spuren von Kakapo, und die wenigen gefundenen Personen starben bald. Es sah aus, als wäre der Kakapo ein Ex-Papagei, der sich buchstäblich nach den Fjorden sehnt.

Aber das ist nicht mehr der Fall. 1977 entdeckten Wissenschaftler auf der südlichen Stewart Island eine versteckte Population – einschließlich der wichtigen Weibchen, die anderswo vermisst wurden. Zwölf Jahre später startete das neuseeländische Naturschutzministerium ein Kakapo-Wiederherstellungsprogramm und brachte die überlebenden Vögel in raubtierfreie Schutzgebiete um.

Fast drei Jahrzehnte später ist der Kakapo – einst als ausgestorben galt – eines der am gründlichsten untersuchten Tiere der Welt. Jeder einzelne der letzten 153 Kakapos auf dem Planeten ist den Forschern bekannt. Jeder trägt einen Funksender, damit Wissenschaftler seine Position sowie seine Bewegungen und sein Sexualleben kennen.

Und bald wird ein Team um Andrew Digby vom Department of Conservation und Bruce Robertson von der University of Otago die Genome all dieser Vögel sequenzieren. Bis Ende dieses Jahres wird der Kakapo die zweite Art auf der Erde sein, für die wir eine vollständige genetische Aufzeichnung haben – die erste ist der Spix-Ara, ein weiterer vom Aussterben bedrohter Papagei. * Vergiss Hipster und Silicon Valley-Unternehmer: Das Vorbild der Quantified-Self-Bewegung ist ein grüner, unbeholfener, dem Vergessen trotzender Papagei.

Der erste Kakapo, dessen DNA vollständig entschlüsselt wurde, war eine Frau namens Jane. Die Decoder – Jason Howard und Erich Jarvis von der Duke University – arbeiteten an einem umfassenderen Versuch, die DNA aller 10.000 Vogelarten zu sequenzieren. Auf Anregung von Howards Tochter, die von dem Papagei verzaubert war, nachdem sie ein Kinderbuch darüber gelesen hatte, wählten sie den Kakapo zu einer ihrer Schwerpunktarten.

Als Digby hörte, dass dieser eine Kakapo sequenziert worden war, dachte er: Warum nicht alle? Wir brauchen nur noch 124 weitere und dann haben wir die gesamte Spezies, sagt er. (Zum Zeitpunkt der Studie waren es nur 125.) Es wäre, als hätte man die gesamte Bibliothek für das Tier und nicht ein einzelnes Buch.

Die DNA verrät dir nur so viel über ein Tier, aber sie wird besonders mächtig, wenn sie mit all diesen kombiniert wird andere Kakapo-Daten herum . Zum Beispiel ihre gesamte Genealogie ist bekannt, weil ihr Sexualleben automatisch erkannt und aufgezeichnet wird.

Wenn sich diese Vögel paaren, erkennen ihre Sender eine charakteristische Bewegung – ein kleines, stundenlanges Wackeln. (Sie können eine dramatische Rekonstruktion sehen in das Video unten , als Sirocco der Kakapo versucht, sich mit dem Kopf des Zoologen Mark Carwardine zu paaren – ein buchstäblicher Kopffick, der ihn sofort zu einer Berühmtheit machte.) Wenn der Sender eines Männchens dieses charakteristische Wackeln erkennt, pingt er alle anderen Sender in der Nähe. Wenn einer davon einem Weibchen gehört und auch ein Wackeln aufzeichnet, bedeutet dies wahrscheinlich, dass sich die beiden Besitzer paaren.

Die Inseln, auf denen die Papageien leben, sind mit Datenloggern übersät, die die Informationen von jedem vorbeiziehenden Kakapo aufsaugen und an das Bergungsteam übermitteln. Jeden Morgen haben wir eine Aufzeichnung aller Paarungen des Vortages, sagt Digby. Diese Vögel haben leider nicht viel Privatsphäre.

Kakapos brüten selten. Wenn es also eine große Brutsaison gibt, wie es alle paar Jahre der Fall ist, springt das Bergungsteam in Aktion. Es ist rund um die Uhr, kontinuierliche Schichtarbeit, sagt Diedre Vercoe , der das etwa Dutzend feste Personal von Kakapo Recovery und seine Hunderte von Freiwilligen verwaltet. Das Team fängt die Männchen und sammelt Proben ihrer Spermien. Wenn sich ein Weibchen nicht oder mit einem Blindgänger gepaart hat, von dem bekannt ist, dass er eine schlechte Spermienqualität hat, besamt das Team sie künstlich mit Spermien von einem Hengst.

Wenn ein Weibchen schließlich Eier legt, schleicht sich das Team in ihr Nest, während sie auf Nahrungssuche ist, und überprüft den Zustand der Eier. Sie verschieben Eier zwischen Nestern, um sicherzustellen, dass die Weibchen nicht überlastet werden. Wenn die Eier schlüpfen, schläft ein Teammitglied in einem nahegelegenen Zelt und wiegt die Küken jede Nacht. Oft sind die Früchte, von denen diese Papageien abhängig sind, noch nicht gereift und die Küken zeigen Anzeichen von Unterernährung. In diesem Fall zieht das Team sie ein und zieht sie von Hand auf, wobei sie in Gesellschaft anderer Kakapo-Küken gehalten werden, um sicherzustellen, dass sie sich nicht auf Menschen einprägen.

Der ganze intensive Prozess rund um die Uhr dauert mehrere Monate. Ich vergleiche es mit den ersten Monaten der Geburt eines Kindes, sagt Vercoe. Die Kakapo-Zuchtzeit hat mich sehr gut auf die Mutterschaft vorbereitet und auch umgekehrt.

Ein Paar Kakapo-Küken. (Andrew Digby / New Zealand Department of Conservation)

Das braucht es, um eine Art zu retten. Als Digby zum ersten Mal davon sprach, jeden Kakapo zu sequenzieren, waren noch 125 von ihnen übrig. Im vergangenen Jahr kamen nach einer intensiven Brutsaison 29 weitere dazu – eine Steigerung um fast ein Viertel. Wir haben die Bevölkerung seit dem offiziellen Start des Programms im Jahr 1990 mehr als verdreifacht, und wir haben eine junge und wachsende Bevölkerung, sagt Vercoe. Wir sind auf dem richtigen Weg.

Diese Bemühungen waren ein Segen für Digbys Sequenzierungsambitionen. Jedes Jahr fängt das Team jeden Vogel, um seinen Gesundheitszustand zu überprüfen und seine Sender zu wechseln – so war das Sammeln von Blutproben einfach. Bisher wurden 81 Genome sequenziert, und das Team hat kürzlich das Geld für die 72 anderen lebenden Vögel und 28 kürzlich verstorbenen Individuen erworben. Digby hofft mit Hilfe von Jarvis und Howard, bis Ende des Jahres alles fertig zu haben. Die Mittel für das Projekt – insgesamt rund 110.000 US-Dollar – wurden von der Stiftung für genetische Rettung , eine gemeinnützige Organisation, die sich für die Erhaltung stark gefährdeter Arten einsetzt und seit ihrer Gründung eng am Kakapo-Sequenzierungsprojekt gearbeitet hat. *

Erich Jarvis glaubt, dass diese Genome interessante evolutionäre Geschichten zu erzählen haben. Zusammen mit zwei anderen neuseeländischen Papageien, dem Kea und dem Kaka, gehört der Kakapo zu den ältesten lebenden Papageien-Linien. Als solche könnten sie Hinweise darauf geben, wie einige Mitglieder der Gruppe ihre Intelligenz und ihre Begabung für das stimmliche Lernen entwickelt haben.

Digby hofft auch, dass die 181 Genome neue Wege zum Schutz der wachsenden, aber immer noch prekären Bevölkerung aufzeigen. Kakapo zum Beispiel sind notorisch unfruchtbar. Nur die Hälfte ihrer Eier schlüpfen (im Vergleich zu 80 bis 90 Prozent bei den meisten Vögeln) und nur ein Drittel ihrer Küken werden schließlich flügge. Wir vermuten, dass ihre Unfruchtbarkeit genetisch bedingt ist, aber wir wissen es nicht genau, sagt Digby. Wir können uns das Genom jedes Individuums ansehen und es mit seiner Zuchtgeschichte vergleichen – für Weibchen, wie viele Eier sie legen, und für Männchen, ihre Spermienqualität.

Die Vögel leiden auch an einer Krankheit namens Kloakitis, die Digby krustiger Hintern nennt. Es ist behandelbar, aber niemand weiß, was es verursacht oder ob es sich um eine Infektion handelt. Bei einigen Personen verschwindet es; in anderen bleibt es bestehen und wiederholt sich. Digby möchte wissen, ob einige Kakapo genetisch anfällig für die Krankheit sind.

Er glaubt auch, dass die Genome ihm und anderen Naturschützern helfen könnten, die Kakapo am effizientesten zu paaren, um die genetische Vielfalt der Art zu maximieren. Frühe Studien zeigten zum Beispiel, dass ein Mann namens Gulliver Versionen von Immungenen hat, die in allen anderen Kakapo - sogar seinen Geschwistern - vollständig fehlen. Jetzt sei er etwas wichtiger, sagt Digby. Wir können nicht allen die gleiche Aufmerksamkeit schenken, also bekommt Gulliver ein bisschen mehr. Wenn wir eine künstliche Befruchtung versuchen, versuchen wir es mit seinem Sperma etwas härter als mit seinen Brüdern. Die vollständigen Genome jedes Kakapo werden wahrscheinlich ähnliche Unterschiede aufweisen.

Wenn wir die Art dazu bringen könnten, zu überleben und sich neu zu besiedeln, könnten wir von hier an den Stammbaum aller Individuen der Art verfolgen, sagt Jarvis. Es wäre beispiellos. Und wenn die Wiederherstellungsbemühungen fehlschlagen und der Kakapo tatsächlich aussterben, wäre es nützlich, die Genome aller verbleibenden Individuen zu haben, wenn zukünftige Wissenschaftler versuchen, die Art wiederzubeleben, wie es viele bei Mammuts und Wandertauben versuchen.

Entscheidend ist, dass das Kakapo-Projekt – sowohl die Bergungsbemühungen als auch das spezifische Sequenzierungsprojekt – von Neuseeländern geleitet und in Absprache mit Māori durchgeführt werden. Peter Dearden, Biochemiker von der University of Otago, beklagt die Tatsache, dass das erste Kiwi-Genom von einer deutschen Gruppe sequenziert wurde, zu der überhaupt keine Neuseeländer gehörten. Es ist eine Art Kolonialismus, er schrieb . Eine wissenschaftliche Untersuchung im Ausland ohne Bezug zu ihrem Herkunftsort ist weder erforderlich noch angemessen.

Digby sympathisiert. Ich habe wirklich hart gearbeitet, um sicherzustellen, dass wir so viel wie möglich von dieser Arbeit in Neuseeland machen, sagt er. Es ist besonders wichtig, die Verbindung zwischen Genomik und Naturschutz aufrechtzuerhalten, und Sie brauchen Kontakt mit dem Gastland, um sicherzustellen, dass dies umgesetzt wird. Menschen können das Genom studieren und Zitate für ihre Veröffentlichungen erhalten, aber was bedeutet das für die Spezies?

* In diesem Artikel wurde ursprünglich falsch angegeben, dass das Projekt seine Mittel ausschließlich durch Crowdfunding aufgebracht hat, und die Beteiligung der Genetic Rescue Foundation ausgelassen. Wir bedauern den Fehler.

* In diesem Artikel hieß es ursprünglich, dass der Kakapo die erste Art sein würde, bei der das Genom jedes Individuums sequenziert wurde. Wir (und das Kakapo-Team) bewusst geworden dass eine andere Gruppe bereits die Genome von jedem Spix-Ara sequenziert hat – einem weiteren vom Aussterben bedrohten Vogel. Wir bedauern den Fehler.