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Hintergrund zu den genetischen Untersuchungen
Verwendete Methoden
Verwertung der genetischen Befunde
Zusammenfassung bisherigern Erkenntnisse aus dem genetischen Wolfsmonitoring in Deutschland
Dauer und Finanzierung der Untersuchungen
Informationen zu Wolfshaplotypen in Deutschland
Literatur
Hintergrund zu den genetischen Untersuchungen
Seit dem Jahr 2010 werden im Labor des Senckenberg Zentrums für Wildtiergenetik alle im Rahmen des bundesweiten Wolfsmonitorings gesammelten Proben zentral untersucht. Anhand der Ergebnisse werden Erkenntnisse bezüglich des Vorkommens von Wölfen in Deutschland gewonnen, Individuen unterschieden, Verwandtschaftsverhältnisse ermittelt, und der Wolfsbestand kontinuierlich auf mögliche Vermischung mit Haushunden (Hybridisierung) geprüft.
Die DNA-basierten Untersuchungen von Nutztierrissen zum Nachweis von Wolf und weiteren Prädatoren spielen für das Monitoring und Management eine wichtige Rolle. Diese werden im Auftrag der Bundesländer durchgeführt. Entsprechend werden alle erzielten Ergebnisse den Ländern übermittelt, welche für die Veröffentlichung der Resultate zuständig sind.
Das Senckenberg Zentrum für Wildtiergenetik wurde den Ländern nach einem vom Bundesamt für Naturschutz (BfN) betreuten Auswahlverfahren als nationales Referenzzentrum für genetische Untersuchungen bei Wolf und Luchs empfohlen. Die Länderarbeitsgemeinschaft Naturschutz (LANA) beschloss im Oktober 2009, der Empfehlung des BfN zu folgen. Durch die Nutzung eines zentralen Analyselabors wird die Vergleichbarkeit aller bundesweit anfallenden Daten gewährleistet. Diese zentrale Bearbeitung im Rahmen des behördlichen Wildtiermonitorings ist aufgrund der fehlenden Standards für wildtiergenetische Analysemethoden (de Groot et al. 2016) international üblich und gut bewährt.
Verwendete Methoden
Alle beauftragten Proben werden nach strengen wissenschaftlichen Standards bearbeitet, welche die Nutzung getrennter Laborräume sowie die Durchführung von Analysereplikaten bei allen Untersuchungen beinhalten. Die grundlegende Methode für das bundesweite genetische Monitoring vom Wolf bilden Mikrosatellitenuntersuchungen (auch STR oder SSR genannt) auf Basis der Kern-DNA, die einen individuell einzigartigen genetischen Fingerabdruck ergeben und Rückschlüsse auf Individuenzahlen, Geschlecht, Verwandtschaften und das Vorkommen von Hybriden erlauben.
Ferner wird bei allen beauftragten Proben ein Abschnitt der mitochondrialen Kontrollregion sequenziert, welche eine Identifizierung der mütterlichen Erblinie erlaubt. Dieses Verfahren ermöglicht auch bei Proben mit sehr geringem DNA-Gehalt eine Bestimmung der Art und gibt Hinweise auf die Populationszuordnung (Haplotypbestimmung).
Da die Ableitung von Hybridisierungsgraden bei Wölfen über Mikrosatelliten in der Regel nur die sichere Detektion von F1-Hybriden (direkte Nachkommen aus der Verpaarung eines Wolfs mit einem Haushund) ermöglicht, nutzen wir zusätzlich einen für nichtinvasiv gesammelte Proben optimierten SNP-Chip zur sicheren Erkennung länger zurückliegender Hybridisierungsereignisse (Harmoinen et al., 2021). Dieser basiert auf zahlreichen über das komplette Genom verteilten Punktmutationen (SNPs), an denen sich Wölfe unabhängig ihrer geografischen Herkunft sicher von Haushunden unterscheiden lassen (Galaverni et al., 2017; von Holdt et al., 2012). Anhand der Methode lassen sich Hybridisierungsereignisse über die dritte Hybridgeneration (= zweite Rückkreuzungsgeneration) hinaus sicher nachweisen.
Verwertung der genetischen Befunde
Die Ergebnisse der beauftragten genetischen Untersuchungen im Rahmen des behördlichen Monitorings werden den verantwortlichen Stellen der Bundesländer umgehend übermittelt, damit sie zeitnah in das Monitoring und Wildtiermanagement einfließen. Die Ergebnisse können auf den entsprechenden Informationsseiten der verantwortlichen Länderstellen eingesehen werden. Beim Wolf lassen sich auf der Homepage der DBBW zahlreiche detaillierte Informationen zu Besiedlungsmustern und Rudelanzahlen finden, in die genetische Daten einfließen. Senckenberg veröffentlicht regelmäßig wissenschaftliche Befunde aus dem genetischen Monitoring und den darauf aufbauenden Forschungsarbeiten in internationalen Fachzeitschriften (z.B. Jarausch et al. 2021, Szewczyk et al. 2021).
Zusammenfassung bisherigern Erkenntnisse aus dem genetischen Wolfsmonitoring in Deutschland
Jeder genetisch nachgewiesene Wolf erhält am Zentrum für Wildtiergenetik eine individuelle Kennzeichnung bestehend aus GW („Genetik Wolf“), einer laufenden Nummer sowie dem Geschlechtskürzel (m – male, f – female). Genetische Vergleiche mit umliegenden Wolfspopulationen belegen, dass die Wölfe in Deutschland in den späten 1990ern aus dem nordöstlichen Polen eingewandert sind. Ausgehend von der sächsischen Lausitz haben sich die Wölfe seitdem hauptsächlich über die norddeutsche Tiefebene ausgebreitet, während geeignete Mittelgebirgsregionen erst langsam besiedelt werden. Über das laufende genetische Wolfsmonitoring werden jährlich mehr als 6000 Proben mit Wolfsverdacht bearbeitet, die von den Länderbehörden eingeschickt und zur Analyse beauftragt werden. Aus diesen Proben werden die Verwandtschaftsbeziehungen der Wölfe fortlaufend aktualisiert und so Rudelstrukturen und Wanderbewegungen ermittelt. Beispiele hierfür sind mehrere in Dänemark nachgewiesene Wölfe, die aus der Lausitz stammen, sowie der unter dem Namen „Billy“ bekannt gewordene Wolf (GW1554m), dessen Wanderroute im Jahr 2020 anhand von DNA-Analysen an Nutztierrissen nachverfolgt werden konnte. Von seinem Ursprungsterritorium in Niedersachsen wanderte er durch die Niederlande, Belgien, Rheinland-Pfalz und Frankreich. Die Rekonstruktion des Wanderweges von über 1000 km Luftlinie ist eine Zusammenarbeit der Forschungsinstitute des CEwolf-Konsortiums und der Firma Antagène in Frankreich.
Wölfe in Deutschland sind genetisch recht homogen; Inzucht kommt jedoch eher selten vor. Die meisten Wölfe tragen die mitochondrialen Haplotypen HW01 und HW02, die auch für die meisten Regionen Nordosteuropas typisch sind. Seltener wird dagegen der in Italien und im Alpenraum charakteristische Haplotyp HW22 nachgewiesen. Abgleiche der Kern-DNA zeigen, dass Wölfe in Deutschland, West- und Zentralpolen und einigen umliegenden Regionen einen genetisch weitgehend einheitlichen Bestand bilden, der von umliegenden Beständen genetisch getrennt ist. Zukünftig ist jedoch von einer stärkeren Vermischung der genetisch weitgehend getrennten europäischen Wolfspopulationen zur rechnen. Im Bayerischen Wald etwa kam es bereits 2017 zu einer erfolgreichen Verpaarung von Wölfen der mitteleuropäischen und der Alpenpopulation. Verwandtschaftsanalysen belegen, dass Wolfsrudel in Deutschland zumeist aus den Eltern und ihren Nachkommen der letzten ein bis zwei Jahre bestehen. Hinweise auf aus Gehegen entwichenen Wölfen gab es seit 2010 in zwei medial bekannt gewordenen Fällen; genetische Hinweise auf illegal ausgesetzte Wölfe oder Wolf-Hund-Hybriden gibt es bislang keine.
Bisher konnten fünf Fälle von Wolf- Hund- Hybridisierungsereignissen in Deutschland nachgewiesen werden (2003 in Sachsen, 2017 und 2019 in Thüringen sowie 2022 in der Rhön im Grenzgebiet Thüringen/Hessen/Bayern). Bei einem weiteren Fall in 2022 in Brandenburg verpaarte sich ein aus Zentralpolen (Region Szubin) zugewanderter Hybrid mit einer deutschen Wolfsfähe. Genomweite Vergleiche mit eurasischen Wölfen belegen, dass die Wölfe in Deutschland abgesehen von geringen Spuren historischer Hybridisierungsereignisse keinen erhöhten Anteil an DNA von Haushunden im Genom tragen (Stenøien et al., 2021).
Dauer und Finanzierung der Untersuchungen
Mit den zuständigen Länderstellen wurden einzuhaltende Fristen für genetische Untersuchungsergebnisse vereinbart. Die genetische Rudelrekonstruktion auf Basis der in einem Wolfsmonitoringjahr (1. Mai bis 30. April) anfallenden DNA-Proben erfolgt einmal jährlich. Für Artbestimmungen auf Basis von Tupferproben von mutmaßlichen Wolfsrissen werden durchschnittlich 4-5 Werktage benötigt. Bei beauftragten Eilproben werden in diesem Zeitraum auch Individuen- und Rudelzugehörigkeit bestimmt. Als Eilproben können nur Proben mit einer besonderen Dringlichkeit akzeptiert werden.
Bei einem unklaren Ergebnis wird häufig noch die Analyse einer B-Probe (Rückstellprobe) in Auftrag gegeben, was die Analysezeit entsprechend verlängert. Wann ein Ergebnis der Öffentlichkeit bekannt wird, liegt im Ermessen der Auftraggeber. Die Ermittlung des Verursachers von Nutztierrissen ist ein komplexer Prozess, in dem die genetische Analyse nur einen Teilschritt darstellt. Vom verstrichenen Zeitraum zwischen einem Rissvorfall zur Bekanntgabe des Ergebnisses kann daher nicht auf die Dauer der genetischen Untersuchung geschlossen werden.
Die genetischen Untersuchungen werden durch die verantwortlichen Länderstellen finanziert. Die Vergütung läuft auf Probenbasis. Die Kosten pro Probe sind von Art und Methodik der beauftragten Untersuchung abhängig und belaufen sich normalerweise auf etwa 100 bis 200 € pro Analyse zzgl. MwSt. Die Untersuchung von nichtinvasiv gesammeltem Probenmaterial wie Kot, Urin oder Rissproben ist aufwändig und daher teurer, als dies bei Standardapplikationen im klinisch-diagnostischen Bereich üblich ist. Senckenberg erwirtschaftet aus den Probenanalysen keinerlei Gewinne. Alle durch den genetischen Analyseservice erzielten Einnahmen dienen der Finanzierung der hierfür benötigten MitarbeiterInnen sowie von Verbrauchsmaterialien und der Laborinstandhaltung.
Informationen zu Wolfshaplotypen in Deutschland
Ein mitochondrialer Haplotyp beschreibt eine Variante eines zusammenhängenden DNA-Abschnitts und wird ausschließlich von mütterlicher Seite weitergegeben, wodurch die sog. maternale Linie nachverfolgt werden kann.
Gegenwärtig existiert keine weltweit einheitliche Nomenklatur für mitochondriale Wolfshaplotypen. Zudem werden zur Haplotyp-Bestimmung teils abweichende Bereiche der mitochondrialen DNA-Sequenz verwendet. Viele Studien verwenden interne Bezeichnungen, welche häufig mit „H“ oder „W“ beziffert sind. Publizierte DNA-Sequenzen der einzelnen Haplotypen können jedoch in frei verfügbaren Online-Datenbanken eingesehen und zum Abgleich herangezogen werden (z.B. NCBI genbank).
In Deutschland und den meisten umliegenden Ländern, die Anteil an der CEP haben, orientieren wir uns in der Bezeichnung der Haplotypen an der Fachpublikation Pilot et al. (2010), in der eine große Anzahl von Wolfs-Haplotypen abgedeckt wird. In der Publikation werden die Haplotypen mit „W“ bezeichnet; wir stellen unter Beibehaltung der Nummerierung aus Pilot et al. die Bezeichnung „HW“ (= Haplotyp Wolf) voran.
Mit dem Auftreten von Weitwanderern aus der Dinarischen Population sind mittlerweile auch Haplotypen in Deutschland vertreten welche nicht in Pilot et al. 2010 abgedeckt sind, jedoch in anderen Fachpublikationen erwähnt werden. Für diese Haplotypen folgt die in Deutschland verwendete Nomenklatur der Studie von (Montana et al. 2017). Mitochondriale Haplotypen werden ausschließlich von mütterlicher Seite weitergegeben und erlauben es so maternale Linien nachzuverfolgen.
Die bei Wölfen in Europa vorkommenden Haplotypen sind häufig charakteristisch für bestimmte geographische Vorkommensgebiete. Bisher wurden bei freilebenden Wölfen in Deutschland die folgende Haplotypen in absteigender Häufigkeit vor: HW01, HW02, HW22, HW03, HW06, HW10, W3 und W17 wobei bislang nur die ersten beiden Haplotypen eine signifikante Häufigkeit in der Population zeigen.
In Deutschland tragen >90% der Wölfe den Haplotypen HW01, der häufig in Mittel- und Osteuropa sowie Skandinavien vorkommt. Mit leicht zunehmender Tendenz etabliert sich in den letzten Jahren der Haplotyp HW02, der in der polnischen Herkunftspopulation ebenfalls in einer gewissen Frequenz auftritt. Danach folgt HW22, der bei nahezu allen Wölfen der Apenninen- und Alpenpopulation auftritt; er ist charakteristisch für die genetisch deutlich abgegrenzte Linie des “Italienischen Wolfs”. Bisher sind vier Fälle bekannt in denen sich ein Tier der Alpenpopulation mit einem Tier der mitteleuropäischen Population verpaart hat. Da es sich in allen Fällen um Rüden handelt, wird der Haplotyp HW22 selbst in Deutschland nicht weitergegeben.
Der Haplotyp HW03 findet sich vor allem im Südosten Polens. Aufgrund einer zugewanderten Fähe aus dieser Region, die sich in der Barnimer Heide in BB reproduziert hat, wird der Haplotyp mittlerweile auch in Deutschland weitervererbt und tritt zunehmend häufiger auf (0,1%)
Dennoch kann alleine aufgrund des Haplotyps eine Populationszugehörigkeit nicht mit absoluter Sicherheit ermittelt werden, da auch für eine Population sonst eher untypische Haplotypen in geringen Frequenzen vorkommen können. Dies kann z.B. durch historische Migrationsbewegungen zwischen genetisch getrennten Populationen erklärt werden. So ist beispielsweise HW06 charakteristisch für den Karpatenraum. Bei dem in Deutschland nachgewiesenen Individuum GW1724m (Frühjahr 2020 in Sachsen-Anhalt und Nordrhein-Westfalen), welches den Haplotyp HW06 trägt, liegt ein solcher Fall vor. Sein genetisches Profil (Mikrosatelliten der KernDNA; Genotyp) ähnelt eher Referenzprofilen der Mitteleuropäischen Flachlandpopulation (CEP) bzw. der Baltischen Population als Wölfen aus den Karpaten. Ein Abgleich mit Kollegen aus Polen ergab, dass das Tier vermutlich aus der Region um den Koszalin Wald in Nordwest-Polen stammt, in der mind. ein Rudel mit diesem Haplotyp lebt.
Der Haplotyp HW10 wiederum findet sich nach Pilot et al. 2010 in Polen, Russland, Kroatien, Bulgarien, Griechenland, der Türkei, Spanien und Portugal. Auf Basis eigener Forschung hat sich gezeigt, dass der Haplotyp auch in der dinarischen Wolfpopulation vertreten ist. Laut der internationalen Datenbank NCBI kann der Haplotyp ggf. auch bei Hunden vorkommen. Aus diesem Grund ist für eine sichere Artbestimmung und Populationszuordnung das Erstellen eines genetischen Profils mittels Mikrosatellitenanalyse notwendig.
Die Haplotypen W3 und W17 sind typisch für die dinarische Population und wurden in Deutschland bisher nur bei von dort stammenden Tieren erfasst. Über internationalen Austausch von Proben und Daten konnte für eines der Tiere sogar das genaue Herkunftsrudel in Slowenien bestimmt werden.
Literatur
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