Ist es Pizza?Bildnachweis: Gary Hershorn / Getty
Die Ratten von New York City sind nichts, wenn nicht anpassungsfähig. Sie essen Pizza, Hot Dogs – sogar Salate – und bewohnen fast jede Ecke der fünf Bezirke, von U-Bahn-Tunneln bis zu Sandkästen auf Spielplätzen.
Ihre Genome bieten nun Hinweise auf die Fähigkeit von Ratten, Städte wie New York zu erobern, wo es vermutlich etwa 2 Millionen der Kreaturen gibt. In einer Studie1, die diesen Monat bei bioRxiv veröffentlicht wurde, identifizierten Genetiker Dutzende von Genen, die an Ernährung, Verhalten und Bewegung beteiligt waren und New Yorker Ratten zum Gedeihen verholfen haben könnten.
„Als Evolutionsbiologe und New Yorker kann ich nicht anders, als erstaunt zu sein, wie sich Ratten an städtische Umgebungen angepasst haben“, sagt Arbel Harpak, Populationsgenetiker an der Columbia University der Stadt. Er leitete die Studie gemeinsam mit den Evolutionsbiologen Jason Munshi-South von der Fordham University in Armonk, New York, und Pleuni Pennings von der San Francisco State University in Kalifornien.
Bevor die Forscher nach den Spuren der Evolution bei New Yorker Ratten suchten, mussten sie sie zuerst fangen. Zwischen 2014 und 2015 sammelte das auf Stadtentwicklung und Ökologie spezialisierte Team von Mushin-South fast 400 braune Ratten (Rattus norvegicus) aus der ganzen Stadt und lockte sie mit einer Mischung aus Speck, Erdnussbutter und Hafer in Fallen. Die Forscher sequenzierten dann die vollständigen Genome von 29 dieser Ratten – alle aus Manhattan – und verglichen sie mit den zuvor sequenzierten Genomen von Ratten aus dem ländlichen Nordosten Chinas, der mutmaßlichen Heimat der braunen Ratten2.
Genetische Variation
Harpaks Team suchte dann nach Regionen des Genoms, die Variationen enthielten, die für New Yorker Ratten wahrscheinlich so vorteilhaft waren, dass sie in der lokalen Bevölkerung schnell verbreitet wurden. Der evolutionäre Prozess – bekannt als selektiver Sweep – hat auch beim Menschen stattgefunden, zum Beispiel um Genvarianten zu verbreiten, die es einigen Menschen ermöglichen, Milch als Erwachsene zu verdauen.
Der Scan ergab eine Liste von Dutzenden von Genen, die die Signatur eines selektiven Sweeps in den Ratten beherbergten. Zu den Genen gehören einige, die mit Ernährung, Verhalten und Mobilität in Verbindung gebracht werden — was möglicherweise die Herausforderungen und Freuden des Lebens im Big Apple widerspiegelt. Während es verlockend ist zu spekulieren, dass CYP2D1, ein Gen, das das Team identifizierte, das für die Entgiftung von Pflanzenstoffen wichtig sein könnte, den Stadtratten helfen könnte, Grünkohlsalate zu genießen, können Wissenschaftler noch nicht sagen, wie diese genomischen Merkmale die Biologie der Tiere beeinflussen.
Harpak sieht die Liste seines Teams als Ausgangspunkt für zukünftige Forschungen. Tests an transgenen Laborratten könnten zum Beispiel erklären, ob Veränderungen an einem Gen, das am Wachstum neuer Neuronen beteiligt ist, das Verhalten der Ratten veränderten oder ob andere Gene, die das Team mit der Metabolisierung von Kohlenhydraten und Zucker in Verbindung brachte, die Ernährung der Ratten beeinflusst haben könnten.
Es ist faszinierend, dass einige der Gene, die die Forscher identifizierten, an der Gehirnverdrahtung beteiligt sind, sagt Andrés Bendesky, Evolutionsgenetiker und Neurowissenschaftler an der Columbia University. Forscher haben die Hypothese aufgestellt, dass sich Tiere an neue Umgebungen anpassen könnten, indem sie ihre neuronalen Schaltkreise ändern, aber Bendesky sagt, dass dies noch niemand gezeigt hat.
Wechselnde Zeiten und wechselnde Orte
Harpak sagt, er und seine Kollegen hoffen zu bestimmen, wann die selektiven Sweeps aufgetreten sind, indem sie DNA von New Yorker Ratten des neunzehnten Jahrhunderts betrachten. Sie planen, Ratten aus anderen Städten zu fangen, um zu sehen, ob sich ihr Genom genauso entwickelt hat wie das von New Yorker Ratten.
Der Evolutionsbiologe Hopi Hoekstra geht aufgrund einer aktuellen Erfahrung davon aus, dass es zumindest einige Unterschiede in den genetischen Anpassungen von Ratten aus anderen Städten geben wird. Vor ungefähr einem Monat versuchte Hoekstra, die an der Harvard University in Cambridge, Massachusetts, arbeitet, eine Ratte im Keller ihres Hauses zu fangen. „Ich dachte:’Diese Ratte hat sich das falsche Haus ausgesucht.“, sagt Hoekstra, der die Genetik wilder Nagetiere untersucht. „Ich habe 25 Jahre lang Ratten gefangen.“
Nachdem sie wochenlang versagt hatte, den Täter zu fangen, rief sie einen Kammerjäger an, der ihr sagte, dass sie den falschen Köder für Cambridges Ratten benutzte, die Dunkin ‚Donuts Gebäck und Slim Jims, einen Trockenwurst Snack, über die Erdnussbutter-geschnürten Fallen, die sie setzte. Der Kammerjäger füllte das Loch, das Hoekstras Ratte benutzte, um in ihren Keller zu gelangen, aber er sammelt jetzt Cambridge-Ratten für die DNA-Analyse. „Als das Papier herauskam, klickte es einfach. Natürlich gab es Unterschiede. Die lokalen Kammerjäger wissen, dass sie anders sind „, sagt Hoekstra.