Geheimnis der Höhlenkrabben entschlüsselt

July 24, 2018 Studie zeigt genetische Verbindung zwischen höhlenbewohnenden Garnelen in Israel und Italien

Die nur wenige Zentimeter großen Troglobionten Garnelen, die in verschiedenen Höhlen in Israel und Italien leben, sind verwandt, obwohl sie seit Millionen von Jahren isoliert existieren. Das hat jetzt ein Forscherteam des GEOMAR Helmholtz-Zentrums für Ozeanforschung Kiel und israelischer Institutionen mit genetischen und geologischen Analysen nachgewiesen.

Troglobionten leben in einer anderen Welt - in völliger Dunkelheit, mit geringen Temperaturschwankungen und hoher Luftfeuchtigkeit - eine ganz besondere und abgeschiedene Welt, in der Arten, die sich an diese Bedingungen angepasst haben, oft lange überleben. Dazu gehören auch vier Arten der Blindengarnele Typhlocaris, die nur in einzelnen Karsthöhlen rund um das Mittelmeer zu finden sind. Zwei dieser nur wenige Zentimeter großen Arten gibt es in Israel - Typhlocaris galileain einer Höhle in Tabgha, nahe dem See Genezareth, und Typhlocaris ayyaloniin der Ayalon-Höhle, die 2006 in der Küstenebene Israels entdeckt wurde. Die anderen beiden Arten kommen in einem Höhlensystem bei Lecce im Südosten Italiens und in einer Höhle bei Benghazi in Libyen vor. Eine Gruppe von Wissenschaftlern konnte nun mit Hilfe von genetischen und geologischen Untersuchungen eine enge Verwandtschaft zwischen den Arten in Israel und in Italien nachweisen. Die Studie ist kürzlich in der Fachzeitschrift PeerJ erschienen.

"Die Typhlocaris-Arten sind 'lebende Fossilien', Nachkommen einer Art, die vor Millionen von Jahren im prähistorischen Tethys-Meer existierte", erklärt Dr. Tamar Guy-Haim vom GEOMAR und dem National Institute of Oceanography in Haifa, Israel, Hauptautorin der Studie. "Seitdem haben sie unter isolierten Bedingungen in einem einzigartigen Ökosystem überlebt, das von der Außenwelt abgeschnitten ist", so Guy-Haim weiter. Anders als die meisten Ökosysteme, die auf Sonnenlicht als Energiequelle für Pflanzen basieren, arbeiten diese in den Höhlen chemoautotroph und stützen sich auf sulfid-oxidierende Bakterien als Nahrungsquelle. Die Typhlocaris-Garnelen sind die Top-Räuber in den Höhlen und ernähren sich hauptsächlich von kleinen Krebsen, die sich wiederum von den Sulfidbakterien ernähren.

"Durch den Vergleich genetischer Marker haben wir festgestellt, dass eine der israelischen Arten, Typhlocaris ayyoni, die mehr als tausend Kilometer von Italien entfernt lebt - Typhylocaris salientina, genetisch näher ist als die andere israelische Art, Typhlocaris galilea, die nur 120 Kilometer entfernt lebt", erklärt Prof. Yair Ahituv von der Bar-Ilan Universität, Israel, Mitautor der Studie.

Um diese überraschende genetische Verwandtschaft zu erklären, datierten die Forscher die Artdivergenz anhand des Alters einer geologischen Formation in der Gegend der Höhle in Galiläa. Demnach wurde Typhlocaris galilea vor 7 Millionen Jahren während der Hebung des Mittelgebirges in Israel von den anderen Arten getrennt. Vor etwa 5,7 Millionen Jahren, zur Zeit der sogenannten Messinischen Salzkrise (MSC), als das Mittelmeer fast vollständig ausgetrocknet war, trennten sich die israelische Art Typhlocaris ayyalon und die italienische Typhylocaris salientina in zwei getrennte Arten.

Darüber hinaus berechneten die Forscher die Evolutionsraten von Typhlocaris und anderen Höhlenkrebsen und stellten fest, dass sie im Vergleich zu Nicht-Höhlenkrebsen besonders niedrig waren. Die Forscher vermuten, dass die einzigartigen Bedingungen in den Höhlen - Stabilität der Umweltbedingungen (z. B. Temperatur), Lichtmangel und niedrige Stoffwechselraten - die Evolutionsrate verlangsamen.

Die Typhlocaris-Arten sind als gefährdet eingestuft und in der Roten Liste der IUCN (International Union for the Conservation of Nature and Natural Resources) aufgeführt. Die Höhlen, in denen sie leben, sind aufgrund von Verschmutzung, Brackwasserinfiltration durch intensive Grundwasserentnahme und Klimawandel großen Veränderungen ausgesetzt. In Israel wurde deshalb ein Zuchtprogramm für Typhlocaris ins Leben gerufen, um die Art zu erhalten, falls alle Bemühungen scheitern, die natürliche Population zu sichern.

Link zur Studie: https://peerj.com/articles/5268/.