Leoparden afslører ny viden om livet i toppen af fødekæden
Den afrikanske leopard byder på genetiske overraskelser, der rokker ved vores forståelse af top-rovdyrene som særligt følsomme over for ændringer i naturen.
den_afrikanske_leopard_er_en_overlever

På rov: Der er noget dragende ved de store rovdyr – muligvis fordi vi mennesker selv er evolutionært disponeret for at se dem som konkurrenter eller måske ligefrem en livsfarlig trussel, skriver lektor Rasmus Heller. (Foto: Brutus Östling)

På rov: Der er noget dragende ved de store rovdyr – muligvis fordi vi mennesker selv er evolutionært disponeret for at se dem som konkurrenter eller måske ligefrem en livsfarlig trussel, skriver lektor Rasmus Heller. (Foto: Brutus Östling)

Store rovdyr er generelt set de mest sårbare, når en tørkeperiode opstår, eller skove bliver ryddet.

Dog tyder det på, at den afrikanske leopard er en undtagelse.

I et studie, som mine kolleger fra Københavns Universitet og jeg står bag, fremgår det nemlig, at den afrikanske leopard har dobbelt så høj genetisk diversitet som løven og jaguaren, der ellers hidtil var topscorerne blandt de store katte.

Den høje genetiske diversitet taler sit tydelige sprog, om at den afrikanske leopard aldrig har været i alvorlige problemer. Deres høje genetiske diversitet er et tegn på, at de ikke opfører sig som et typisk top-rovdyr.

Det er virkelig nyttig viden, der rokker ved vores forståelse af populationsdynamikker i arter på den absolutte top af fødepyramiden. Vi er måske tvunget til at genoverveje, hvordan de store rovdyr hænger sammen med resten af økosystemet.

Men hvordan kan det være, at den afrikanske leopard skiller sig så markant ud? For at svare på det, må vi 500.000 år tilbage til Afrika, hvor alle leoparder, ligesom mennesker, stammer fra. Men før vi når så langt, skal vi forstå, hvorfor de store rovdyr er de mest sårbare.

Fakta
Om Forskerzonen

Denne artikel er en del af Videnskab.dk’s Forskerzonen, hvor forskerne selv formidler deres forskning, viden og holdninger til et bredt publikum – med hjælp fra redaktionen.

Forskerzonen bliver udgivet takket være støtte fra Lundbeckfonden. Forskerzonens redaktion prioriterer indholdet og styrer de redaktionelle processer, uafhængigt af Lundbeckfonden. Læs mere om Forskerzonens mål, visioner og retningslinjer her.  

Derfor er de store rovdyr mest sårbare

Store rovdyr sidder som bekendt på toppen af fødepyramiden. I bunden finder vi planter og i de mellemliggende niveauer planteædere og mindre rovdyr. Det er velkendt blandt biologer, at positionen på toppen af fødepyramiden gør rovdyr mere udsatte for alle forstyrrelser, der finder sted i hele økosystemet.

Det skyldes hovedsagelig, at der er færre individer af hver art i toppen af fødekæden end i arter længere nede – det er derfor, vi ofte afbilder dem i form af en fødepyramide, der jo som bekendt er smallest i toppen. Derfor befinder top-rovdyr sig ofte i en situation, hvor tabet af selv få individer kan have katastrofale konsekvenser for hele bestanden.

Rovdyr er desuden store dyr, der er langsomme til at formere sig, og alt dette gør dem udsatte. Nogle få dårlige år – for eksempel i form af tørke eller andre katastrofer – kan forholdsvis nemt skubbe en population af top-rovdyr ud over kanten, hvor de uddør lokalt.

Rovdyrenes sårbarhed fører til lav genetisk diversitet

Igennem de seneste godt 10 år er det blevet teknisk og økonomisk muligt at analysere komplette genomer fra vilde dyr og planter. Derfor stiger antallet af dyrearter, der har fået kortlagt deres genom, støt.

I dag ved vi, at store rovdyr næsten altid har en lavere genetisk diversitet end dyr længere nede i fødekæden.

Når en population er lille, mister den genetisk diversitet på grund af fænomenet 'genetisk drift'. Begrebet dækker over, at enkelte gen-varianter har stor sandsynlighed for at gå tabt, hvis der kun er et lille antal individer, der formerer sig i hver generation.

Derfor er den afrikanske leopard en overlever
  • Den kan klare sig i næsten alle typer habitat
  • Den har et bredere fødevalg end andre store kattedyr
  • Den er tilpasningsdygtig og kan for eksempel lære at leve tæt på mennesker
  • Den har langt højere genetisk diversitet end andre store kattedyr
  • Den har mere stabile populationsstørrelser end andre store kattedyr

Jo længere tid en population er lille, desto mere genetisk diversitet mister den. Det samme vil ske, hvis populationen gentagne gange over en længere periode bliver lille.

Forklaringen på den lave genetiske diversitet i rovdyr skal derfor sandsynligvis findes i sammenhængen mellem økologisk sårbarhed, populationsstørrelser og genetisk diversitet. På den måde er den nuværende genetiske diversitet et nyttigt vindue til artens historie.

Alle de store katte – løver, tigre, jaguarer, geparder osv. – følger normen for top-rovdyr og har lav genetisk diversitet. Undtagen én: den afrikanske leopard.

To leopard-underarter har vidt forskellig genetisk diversitet

Vi kortlagde for første gang genomet i den afrikanske leopard – nærmere bestemt 53 individer fordelt over det meste af Afrika – og sammenlignede dyrenes genetiske diversitet med andre store kattedyr.

Som før nævnt viste den afrikanske leopard sig at have en dobbelt så høj genetisk diversitet som løven og jaguaren. Men mest bemærkelsesværdigt er det faktum, at de afrikanske leoparder har fire gange højere genetisk diversitet end Amur-leoparden (Fig. 1).

Amur-leoparden er en anden underart af leoparden, som er stærkt truet. Denne underart fik allerede kortlagt sit genom i 2016. Den findes blandt andet i Københavns Zoologiske Have.

en_sammenligning_af_genetisk_diversitet_heterozygosity_i_forskellige_arter_kattedyr

Figur 1: En sammenligning af genetisk diversitet ('Heterozygosity') i forskellige arter kattedyr. De 'store katte' er samlet i midterste del af figuren, mens de øvrige katte ses til venstre. I højre side vises hver af syv afrikanske leopard-populationer med hver sin boks. Som det ses har alle afrikanske populationer næsten samme genetiske diversitet, som ligger meget højere end Amur-leoparden (gul boks) og de andre store katte. (Illustration: Pečnerová et al.)

Det viste sig altså, at vores hidtidige forståelse af leopardens populationshistorie var helt forkert – alt sammen fordi vi har baseret dem på Amur-leoparden, som nok ikke er repræsentativ for arten som helhed.

Men hvordan kan to underarter af leoparden have vidt forskellig genetisk diversitet?

Leoparden vandrede ligesom mennesket ud fra Afrika

Forklaringen på de to leoparders forskellige genetiske diversitet skal findes i deres forhistorie. Selvom leoparden i dag er ét af de mest udbredte kattedyr, så stammer alle leoparder fra Afrika – i øvrigt ligesom mennesker gør det.

Vi kan meget klart se, at Amur-leoparderne og de afrikanske leoparder splittede op for omkring 500.000 år siden (se figur 2). Det svarer formentlig til det tidspunkt, hvor en lille gruppe leoparder forlod Afrika for at brede sig ud over hele Eurasien.

Denne 'Out-of-Africa'-begivenhed fik stor betydning for de forskellige leopard-bestande, præcis som vi ser det i mennesket.

Mens de afrikanske leoparder vedblev med at have store populationer efter dette split, fik Amur-leopardens forfædre en meget lavere populationsstørrelse henover de næste 500.000 år.  

i_figuren_ses_fem_forskellige_afrikanske_leoparder_roed_to_forskellige_amur_leoparder_gul_og_fire_andre_arter_af_store_kattedyr

Figur 2: I figuren ses fem forskellige afrikanske leoparder (rød), to forskellige Amur leoparder (gul) og fire andre arter af store kattedyr. Som det ses splitter kurverne for Amur og afrikanske leoparder for ca. 500.000 år siden, og de afrikanske leoparder bibeholder større populationer efter dette split. (Illustration: Pečnerová et al.)

Denne forskel skyldes nok, at Amur-leopardens forfædre var igennem en række 'flaskehalse' på den lange rejse fra Afrika til Fjernøsten. Med 'flaskehalse' menes perioder, hvor populationen var meget lille.

år et lille antal pionerer etablerer en ny bestand, føres kun en brøkdel af genpuljen videre. Det samme skete, dengang mennesket udvandrede fra Afrika for cirka 60.000-80.000 år siden.

Amur-leoparden har formentlig været udsat for en lang række genetiske flaskehalse på sin lange rejse til Østasien, og derfor kan vi observere en støt faldende populationskurve for denne underart (Fig. 2).

Til sammenligning falder den genetiske diversitet hos mennesket ligeledes støt, jo længere vi bevæger os væk fra Afrika som følge af gentagne genetiske flaskehalse.

Vi kan se, at alle de andre store katte har systematisk lavere populationsstørrelser end den afrikanske leopard igennem de seneste 500.000 år. Det forklarer formentlig forskellen i genetisk diversitet (Fig. 1).

Kattedyrenes schweizerkniv kan klare det hele

Og hvorfor har den afrikanske leopard så bibeholdt større populationer end alle andre store katte? Årsagen er, at leoparden er en såkaldt 'generalist': en kattedyrenes schweizerkniv.

Den kan klare sig i næsten alle typer habitat.

Den har et meget bredere fødevalg end andre store kattedyr.

Og den kan tilpasse sig de lokale forhold og for eksempel lære at leve temmelig tæt på menneskelig bebyggelse, endda større byer. Lidt som en ræv på vores egne breddegrader, men en 90 kg ræv, der kan klatre i træer ville nok ikke være velkommen i Dyrehaven.

Genetisk sammenhængskraft på tværs af Afrika

Leopardens tilpasningsevne har haft en anden effekt. De afrikanske leopardpopulationer er langt mindre indbyrdes genetisk forskellige, end man ser det hos andre store afrikanske pattedyr, som for eksempel løver og geparder.

Hos alle andre store pattedyr, vi har studeret, kan vi se, at der er ret stor genetisk forskel på bestande i de forskellige områder af Afrika. Årsagen er, at der hos de fleste arter er visse typer af landskab, som de ikke kan leve i, blandt andet fordi der ikke er noget brugbart føde, eller fordi de ikke kan klare sig i det lokale klima.

Disse landskabsmæssige 'barrierer' gør, at bestandene i forskellige dele af Afrika ikke kan blande sig med hinanden. Med tiden udvikler de derfor indbyrdes genetiske forskelle.

Men igen er leoparden en undtagelse, for den viser meget få tegn på barrierer i Afrika.

De forskellige afrikanske bestande er meget mindre genetisk forskellige end sammenlignelige rovdyr (Fig. 3). I kraft af leopardens uovertrufne tilpasningsevne er de forskellige populationer aldrig blevet nævneværdigt isoleret fra hinanden i modsætning til geparden og løven.

Vi fortolker det som endnu et tegn på leopardens 'generalist'-natur, fordi den kan klare sig i næsten alle typer habitat, og dermed opretholde den genetiske sammenhængskraft på tværs af kontinentet.

en_grafisk_oversigt_over_leopardens_genetiske_diversitet

Figur 3: En grafisk oversigt over leopardens genetiske diversitet ('Nucleotide Diversity') samt graden af indbyrdes genetiske forskelle mellem populationer ('Population Differentiation') viser, hvordan leoparden adskiller sig fundamentalt fra de to andre større kattedyr i Afrika, geparden og løven. (Illustration: Pečnerová et al.)

Kan leopardens forhistorie redde den i fremtiden?

Resultaterne åbner et vindue til leopardens forhistorie og giver helt nye indblik i artens populationsstørrelser og migrationer.

Ved at understrege hvordan leopardens generalist-natur har resulteret i højere og mere stabile populationsstørrelser, og dermed højere genetisk diversitet, rokker resultaterne ved den gængse lovmæssighed, som siger at top-rovdyr altid er økologisk sårbare.

Og endelig udgør de også en sjælden solstrålehistorie i naturbevarelse, da man ofte antager, at højere genetisk diversitet gør en art bedre rustet til fremtidige ændringer.

Man taler om, at genetisk diversitet hænger sammen med arternes evolutionære potentiale. Det er dog en konklusion, man skal være lidt varsom med, da det er tvivlsomt, om den høje genetiske diversitet vil gavne den afrikanske leopard i kampen for overlevelse i en fremtid totalt domineret af menneskets indflydelse.

Afrikanske leoparder har allerede mistet 48–67 procent af deres naturlige levesteder i Afrika siden 1700-tallet på grund af menneskelige aktiviteter, og populationen af mennesker i Afrika forventes at fordobles inden 2050, hvilket vil sætte leoparden under pres ligesom alle andre større pattedyr.

Vi må i stedet nok forlige os med, at leopardens genomer fortrinsvis giver os et vindue ind i fortiden, og rokker ved vores forståelse af populationsdynamikker i arter på den absolutte top af fødepyramiden.

De understreger også, at man skal være varsom med at fortolke for meget på et enkelt kortlagt genom fra en art – nogle gange er det ikke retvisende for arten som helhed.   

Men det er også yderst nyttig viden.

Funding: Rasmus Heller er støttet af et Starting Grant fra European Research Council samt en Sapere Aude bevilling fra Danmarks Frie Forskningsfond.

Alle må bruge og viderebringe Forskerzonens artikler

På Forskerzonen skriver forskere selv om deres forskning. Vi mener, det er vigtigt, at alle får mulighed for at læse om forskning fra forskerens egen hånd.

Alle må derfor bruge, kopiere og viderebringe Forskerzonens artikler udfra følgende enkle krav:

  • Det skal krediteres: 'Artiklen er oprindelig bragt på Videnskab.dk’s Forskerzonen, hvor forskerne selv formidler'. Hvis artiklen bringes på web, skal der linkes til artiklen på Forskerzonen.
  • Artiklen må ikke redigeres og skal bringes i fuld længde (medmindre andet aftales med forskeren).
  • Du skal give forskeren besked om, at du genpublicerer.
  • Artikler, som er oversat fra The Conversation, skal have indsat en HTML-kode til indsamling af statistik i bunden. HTML-koden finder du i den originale artikel på The Conversations hjemmeside ved at klikke på knappen "Republish this article" ude til højre, derefter klikke på 'Advanced' og kopiere koden. Du finder linket til artiklen på The Conversation i bunden af Forskerzonens oversatte artikel. 

Det er ikke et krav, men vi sætter pris på, at du giver os besked, hvis du publicerer vores indhold (undtaget indhold fra The Conversation). Skriv til redaktør Anders Høeg Lammers på ahl@videnskab.dk.

Læs mere om Forskerzonen i Forskerzonens redaktionelle retningslinjer.

DOI - Digital Object Identifier

Artikler, produceret til Forskerzonen, får tildelt et DOI-nummer, som er et 'online fingeraftryk', der sikrer, at artiklerne altid kan findes, tilgås og citeres. Generelt får forskningsdata og andre forskningsobjekter typisk DOI-numre.

Videnskab.dk Podcast

Lyt til vores seneste podcast herunder eller via en podcast-app på din smartphone.

Danske corona-tal

Videnskab.dk går i dybden med den seneste corona-forskning. Læs vores artikler i temaet her.

Hver dag opdaterer vi også de seneste tal.

Dyk ned i grafer om udviklingen i antal smittede, indlagte og døde i Danmark og alle andre lande.

Ny video fra Tjek

Tjek er en YouTube-kanal om videnskab, klima og sundhed henvendt til unge.

Indholdet på kanalen bliver produceret af Videnskab.dk's Center for Faglig Formidling med samme journalistiske arbejdsgange, som bliver anvendt på Videnskab.dk.