Das Mikrobiom im Darm südafrikanischer Zwergchamäleons

Das Mikrobiom im Darm südafrikanischer Zwergchamäleons

by Alex Negro Wissenschaft

Schon seit einigen Jahren ist der Begriff Mikrobiom in aller Munde. Darunter versteht man im Darm die Gesamtheit aller Mikroorganismen, vor allem Bakterien, die die Schleimhaut des Darms besiedeln. Nun hat sich eine Forschergruppe in Südafrika erstmals mit dem Darm-Mikrobiom bei Chamäleons und mit der Veränderung desselben in unterschiedlichen Lebensräumen beschäftigt.

Drei Arten Zwergchamäleons wurden nachts in der Provinz KwaZulu Natal mit Hilfe von Taschenlampen gesucht: Bradypodion melanocephalum, Bradypodion thamnobates und Bradypodion setaroi. Alle Tiere wurden 24 h in Behältern untergebracht und dann wieder an der Fundstelle freigelassen. Pro Art wurden je 10 Backenabstriche und 10 Kotproben jeweils in einem natürlichen und einem städtischen Lebensraum gesammelt, so dass insgesamt 120 Proben zusammenkamen. Im Labor wurde aus den Proben DNA extrahiert, per PCR vervielfältigt und anschließend sequenziert. Phylogenetische Bäume wurden erstellt und statistische Vergleiche zwischen den Proben vorgenommen.

Die Proben wurden zusätzlich auf Zoonose-Erreger wie Salmonellen untersucht. Im humanpathogenen Bereich konnten aber lediglich Campylobacter, Escherichia und Serratia im Kot nachgewiesen werden. Die Autoren schlussfolgern daraus, dass das Zoonosepotenzial des Mikrobioms von Zwergchamäleons sehr gering ist.

Insgesamt konnten im Mikrobiom der Zwergchamäleons knapp 350 verschiedene Bakterienarten nachgewiesen werden, was anderen Reptilien wie Anolis und Schildkröten entspricht. Proteobakterien, Firmicutes und Bacteroidota waren in allen Proben am häufigsten vorhanden. Insgesamt war das Mikrobiom sich sowohl bei Backenabstrich als auch Kotproben sehr ähnlich mit nur wenigen Ausnahmen und nur artabhängig etwas unterschiedlich. Die Unterschiede im Mikrobiom zwischen natürlichen und städtischen Lebensräumen waren sehr viel geringer als gedacht. Das Mikrobiom des Backenabstrichs in städtischer Umgebung lebender Bradypodion melanocephalum wies mehr Caulobacteraceae und weniger Enterococcaceae auf als das in natürlichen Habitaten, und im Kot städtischer Tiere waren häufiger Desulfovibrionaceae. Das Mikrobiom von Bradypodion thamnobates wies in den Kotproben städtisch vorkommender Chamäleons mehr Ruminococcaceae und Akkermanisaceae auf. Auffällig ist bei den Zwergchamäleons der Unterschied zwischen den Mikrobiota im Mund und Enddarm, der so bei anderen Wirbeltieren bisher nicht festgestellt werden konnte. Es ist noch offen, ob Chamäleons im Tierreich ein besonderes Mikrobiom haben, das diese Unterschiede begründen könnten.

Anthropogenic reverberations on the gut microbiome of dwarf chameleons (Bradypodion)
Matthew G. Adair​, Krystal A. Tolley, Bettine Jansen van Vuuren, Jessica Marie da Silva
PeerJ 13, 2025
DOI: 10.7717/peerj.18811

Foto: Bradypodion melanocephalum, fotografiert von Marius Burger

Zwergchamäleons in Südafrika in städtischer Umgebung größer als in der Natur

Zwergchamäleons in Südafrika in städtischer Umgebung größer als in der Natur

by Alex Negro Wissenschaft

Zwergchamäleons der Gattung Bradypodion aus Südafrika sind seit Längerem dafür bekannt, sich sehr gut auch an städtische Lebensräume anzupassen. Zwei Wissenschaftler Aus Kapstadt und Johannesburg haben nun untersucht, wie sich verschiedene Populationen in Körpergröße, -gewicht und Body Condition Score voneinander innerhalb städtischer und natürlicher Umgebungen unterscheiden.

Untersucht wurden innerhalb eines Zeitraums von vier Jahren insgesamt 1107 Individuen von fünf verschiedenen Zwergchamäleon-Arten. Dazu wurden Bradypodion damaranum in George (Westkap), Bradypodion melanocephalum in Durban (KwaZulu-Natal), Bradypodion setaroi in St. Lucia (KwaZulu-Natal), Bradypodion thamnobates in Howick (KwaZulu-Natal) und Bradypodion ventrale in Jeffrey’s Bay (Ostkap) and jeweils drei bis acht Standorten nachts gesucht. Als “natürlicher Standort” wurden Waldfragmente, Grassavannen oder Küstenbuschland in weniger als 15 km Entfernung vom Zentrum der nächsten Stadt eingestuft. Als „städtisch“ wurde alle Standorte eingestuft, die innerhalb einer Stadt lagen und aus sowohl eingeschleppter als auch einheimischer, von Menschenhand regelmäßig zurückgeschnittener Flora bestanden (Gärten, öffentliche Parks und Grünflächen, Straßenränder). Die gefundenen Zwergchamäleons wurden vermessen, gewogen, geschlechtsbestimmt und mit einem Filzstift markiert, um doppelte Messungen an gleichen Tieren zu vermeiden. Offensichtich trächtige Weibchen wurden nicht vermessen.

Bei der statistischen Auswertung und Vergleichen fiel auf, dass die Chamäleons an natürlichen Standorten im Durchschnitt stets kleiner und leichter waren als die Populationen der gleichen Arten an städtischen Standorten. Signifikant größer und schwerer in der Stadt waren bei Bradypodion damaranum beide Geschlechter, bei Bradypodion melanocephalum, ventrale und setaroi die Männchen und bei Bradypodion thamnobates die Weibchen. Der Body Condition Score war in Stadtgebieten bei beiden Geschlechtern von Bradypodion damaranum und setaroi sowie Männchen von Bradypodion melanocephalum höher als bei den Chamäleons an Naturstandorten. Bei Bradypodion ventrale und thamnobates zeigten sich keine Unterschiede zwischen den verschiedenen Populationen im Body Condition Score.

Forschung, wie es genau zu diesen spannenden Unterschieden kommt, steht noch aus.

Big cities, big bodies: urbanisation correlates with large body sizes and enhanced body condition in African dwarf chameleons (Genus: Bradypodion)
Jody M. Barends, Krystal A. Tolley
African Zoology 2024, 59(3)
DOI: 10.1080/15627020.2024.2402256

Foto: Bradypodion melanocephalum, fotografiert von suncana, Lizenz Creative Commons Attribution 4.0 International

 

Phylogenetik bei afrikanischen Zwergchamäleons

Phylogenetik bei afrikanischen Zwergchamäleons

by Alex Negro Wissenschaft

In den Archiven von Museen und anderen zoologischen Sammlungen sind nach wie vor viele Einzel-Gen-Fragmentdaten enthalten. Obwohl es heute relativ einfach möglich ist, ganze Genome zu entschlüsseln und Material zur Aufbewahrung entsprechend zu präparieren, war es das früher lange Zeit nicht. Wissenschaftler an der Universität von Johannesburg (Südafrika) haben nun untersucht, ob und wenn ja welche Bestandteile dieser Einzelgene bei Zwergchamäleons Rückschluss auf das gesamte Genom bezüglich der Erstellung von phylogenetischen Stammbäumen geben können.

Von 44 Zwergchamäleons wurden während diverser Expeditionen zwischen 2010 und 2022 Proben in Form von abgeschnittenen Schwanzspitzen entnommen. Die beprobten Tiere wurden in den Provinzen Eastern Cape, KwaZulu-Natal, Limpopo, Mpumalanga, Northern Cape und Western Cape gefangen und wieder freigelassen. Sie gehörten zu den Arten Bradypodion barbatulum, caeruleogula, caffrum, damaranum, gutturale, melanocephalum, ngomeense, occidentale, pumilum, setaroi, taeniabronchum, thamnobates, transvaalense, ventrale, venustum sowie candidate species aus Greytown, Kamberg. Karkloof Forest und Gilboa Forest in KwaZulu-Natal. Als Referenzgenom wurde ein bereits vorhandenenes Mitogenom eines Chamaeleo chamaeleon verwendet. Außerdem wurden die Mitogenome von sieben anderen Genera zum Vergleich aus der GenBank geladen.

Aus allen Proben wurde DNA extrahiert und phylogenetisch mit unter anderem Geneious Prime und IQ-Tree analysiert. Insgesamt 22 verschiedene Alignments konnten erstellt werde: Ein vollständiges Mitogenom-Alignment (ohne tRNA), 15 Alignments einzelner Loci, das kurze Fragment von 16S, ein häufig verwendetes COI-Fragment, eine Verkettung von 16S-Fragment mit ND2, eine Verkettung von ND2 und ND5, eine Verkettung der beiden ribosomalen Untereinheiten  und eine Verkettung aller proteinkodierenden Gene (PCG).  Eine statistische Auswertung der Daten folgte.

Die Ergebnisse zeigten, dass die vollständige Mitogenom-Topologie weitestgehend mit den bisher veröffentlichten Phylogenesen afrikanischer Zwergchamäleons aus ND2-16S-Verkettungen übereinstimmen. Die Phylogenese basierend auf den ND2-Fragmenten erwies sich als stabiler und war sogar noch näher am Mitogenom dran. Diese Genfragmente sind also gut dazu geeignet, ein Genom und damit eine Chamäleon-Art phylogenetisch einzuordnen. Ein paar Unterschiede zu den bisher veröffentlichten Phylogenesen gab es jedoch auch. Die Mitogenom-Topologie sieht Bradypodion setaroi und Bradypodion caffrum als Schwestertaxa an. Außerdem gehört Bradypodion ngomeense möglicherweise genetisch in die Bradypodion transvaalense clade hinein, anstatt nur ein Schwestertaxon derselben zu sein.

The efficacy of single mitochondrial genes at reconciling the complete mitogenome phylogeny – a case study on dwarf chameleons
Devon C. Main, Jody M. Taft, Anthony J. Geneva, Bettine Jansen van Vuuren, Krystal A. Tolley
PeerJ 12:e17076, 2024
DOI: 10.7717/peerj.17076

Foto: Bradypodion transvaalense, fotografiert von Ryan van Huyssteen, Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International

Das Mikrobiom von Zwergchamäleons

Das Mikrobiom von Zwergchamäleons

by Alex Negro Tiermedizin Wissenschaft

Seit einigen Jahren schon ist der Begriff des Mikrobioms sehr populär. Man bezeichnet damit bei Mensch und Tier die Gesamtheit aller Mikroorganismen, die ein Lebewesen besiedeln. Die meisten davon besiedeln den Magen-Darm-Trakt. Bei Chamäleons existiert zu diesem Thema bisher nur sehr begrenzte Literatur. Eine Masterarbeit aus Südafrika beschäftigt sich nun mit der bakteriellen Zusammensetzung des Mikrobioms bei südafrikanischen Zwergchamäleons der Gattung Bradypodion.

Es wurden 60 Backenabstriche von wild lebenden Chamäleons in KwaZulu-Natal entnommen. Davon waren 20 Backenabstriche von Bradypodion melanocephalum, 20  von Bradypodion thamnobates und 20 von Bradypodion setaroi. Die gleichen 60 Tiere wurden nach der Beprobung in Stoffsäckchen zur Forschungsbasis transportiert, wo die Tiere 24 Stunden lang in 3,3 l-Boxen gehalten wurden, um Kotproben zu bekommen. Da nicht alle der ursprünglichen 60 Chamäleons Kot absetzten, wurde Kot von weiteren Chamäleons gesammelt.

Die Proben wurden allesamt genetisch untersucht. 40,43% der Proben enthielten Firmicutes, einen ähnlich großen Anteil der Proben enthielten mit 36,86% Proteobacteria. Mit etwas Abstand folgten dann Bacteroidota, die in knapp 16% der Proben nachgewiesen werden konnten. In deutlich geringerer Anzahl (bis 2%) kamen Verrucomicrobiota, Fusobacteriota, Actinobateriota, Spirochäten, Desulfobakteroa, Cyanobakterien, Thermoplamatota, Deferribacterota, Synergistota, Campylobacterota, Deinococcota, Halobacterota, Euryarchaeota, Elusimicrobiota und Myxococcota vor.

Das Mikrobiom bei Zwergchamäleons der Arten Bradypodion melanocephalum, Bradypodion thamnobates und Bradypodion setaroi ähnelt insgesamt dem anderer Reptilien. Es besteht vor allem aus Proteobakterien und Firmicutes, die womöglich zur Verdauung beitragen. Eine bestimmte Bakterienart deutet außerdem darauf hin, dass zur Nahrung der untersuchten Zwergchamäleons Käfer der Gattung Dendrophagus gehören könnten. Das Mikrobiom aller drei Zwergchamäleon-Arten ähnelte sich bei den Backenabstrichen stark – man spricht hier von einer Phylosymbiose –  während es im Kot Unterschiede in der Zusammensetzung zwischen den Arten gab. Dabei war es bei allen drei Zwergchamäleon-Arten so, dass im Kot deutlich mehr unterschiedliche Bakterien als in den Backenabstrichen gefunden wurden. Ein Vergleich zwischen Männchen und Weibchen erbrachte keine wesentlichen Unterschiede im Mikrobiom aller drei Chamäleonarten. Der Autor geht davon aus, dass die Bakterienarten von den unterschiedlichen Habitaten der jeweiligen Art abhängen. Unklar ist noch, inwiefern das Mikrobiom mit Bakterien zusammenhängt, die ein Chamäleon vielleicht mit Futterinsekten oder vom Boden seiner Umgebung aufnimmt. Eine ausführliche Auflistung der vorgefundenen Bakterienarten findet sich im Anhang der Publikation.

The Hitchhiker’s Guide to dwarf chameleons (Bradypodion): The composition and function of the microbiome
Matthew G. Adair
Master of Science Dissertation an der Universität von Johannesburg, 2023
DOI: nicht vorhanden