14.12.2022 - Leibniz-Institut zur Analyse des Biodiversitätswandels (LIB)

Universale Multigen-Marker können Biodiversitätsforschung revolutionieren

Genetische Fingerabdrücke von Arten im Zeitalter der Genomik

Einem internationalen Team unter Führung von Wissenschaftlern des Museum Koenig in Bonn (Leibniz-Institut zur Analyse des Biodiversitätswandels) ist es gelungen, erstmals erfolgreich ein universelles Set an Genen für die systematische Charakterisierung von verschiedenen Tierarten zu erproben. Viele der bisher genutzten Methoden für die molekulare Erfassung von Biodiversität sind noch fehlerhaft, weil sie nur einen genetischen Marker verwenden, der Arten sowie genetische Muster auf genomischer Ebene oft nicht korrekt wiedergibt.

Andere bisher auf genomischen Daten basierende Analysen sind nicht für eine umfassende Biodiversitätsforschung geeignet, weil sie nicht universell genug sind und auch oft wenig nachhaltig, weil sie auf Daten beruhen, die nicht mit Ergebnissen anderer Untersuchungen kombiniert werden können.

Das getestete Genset, mit der genaueren Bezeichnung „metazoan-level universal single-copy orthologs“ (metazoan USCOs) umfasst mehrere hunderte Zellkern-Gene und kann bisher für alle mehrzelligen Tiere genutzt werden, wobei die Methode die herkömmlich zur molekularen Artbestimmung verwendeten und im ökologischen Monitoring weit genutzten DNA-Fingerabdrücke ("DNA-Barcodes") klar in den Schatten stellt. Bisher wurden USCOs zur Kontrolle der Vollständigkeit und Qualität bei der Genomsequenzierung eingesetzt, die Arbeitsgruppe um Dirk Ahrens, Käferforscher und Sammlungskurator am Forschungsmuseum Koenig, hat diese Methode nun erstmalig erfolgreich zur Trennung kryptischer Arten eingesetzt, die mit herkömmlichen DNA-Fingerabdrücken nicht zu unterscheiden waren.

Die Methode wurde an Spinnen, Tausendfüßlern, Fröschen, Käfern, Fliegen, Wespen und Schmetterlingen erprobt. Die genetischen Fingerabdrücke können sowohl durch gezieltes Sequenzieren ermittelt werden als auch aus bereits publizierten und in Datenbanken vorhandenen Genomdaten extrahiert werden, was die Methode so nachhaltig und erfolgreich macht. Auch wenn sie zurzeit noch teurer als die konventionellen genetischen Fingerabdrücke sind, schlagen die Autoren die Metazoa-USCOs vor allem als Zusatz-Methode der Wahl für die komplizierteren Fälle vor. Und davon gibt es nicht wenige, zumal die Wissenschaft sich immer noch nicht einmal annähernd darüber einig ist, wie viele Arten nun die Erde bevölkern, denn Schätzwerte schwanken zwischen 2 Millionen und 2 Milliarden Arten!