Neue Methode zur Bestimmung der Artenvielfalt

(09.11.2007) Wissenschaftler der TiHo stellen Forschungsergebnisse vor 

Dr. Heike Hadrys und Jessica Rach aus dem Institut für Tierökologie und Zellbiologie der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover (TiHo) berichten in der Fachzeitschrift Proceedings of the Royal Society London B gemeinsam mit Rob DeSalle und Neil Sarkar des American Museum of Natural History in New York über eine neue Methode, mit der Tierarten schneller und zuverlässiger identifiziert und systematisch eingeordnet werden können.

Die Veröffentlichung wird ab Freitag, den 9. November 2007 online abrufbar sein (http://publishing.royalsoc.ac.uk/index.cfm?page=1087).

Dieses neue Verfahren basiert auf einem Vergleich ausgewählter Abschnitte der genetischen Erbsubstanz verschiedener Organismen.

Anders als bisherige DNA-basierte Methoden zur Bestimmung verschiedener Arten beruht die neue Methode auf exakt definierten, diskreten Unterschieden in der DNA-Sequenz.

Bislang haben Wissenschaftler stets die generellen Ähnlichkeiten, die sie in den Sequenzen verschiedener Arten finden konnten als Kriterium herangezogen: Je mehr übereinstimmende DNA-Bereiche gefunden wurden, desto näher verwandt sind die Organismen.

Das neue „Characteristic Attribute Organization System (CAOS)“ ermöglicht jetzt eine eindeutige Zuordnung eines Individuums zu einer Art, einer Gattung oder einer Population.

Die Forscher haben dafür mehr als 800 Proben von über 60 Libellen aus Europa, Afrika, Nordamerika und Australien untersucht und ausgewertet.

Hilfestellung liefert die Bioinformatik: Eine aufwändig programmierte Software vergleicht die Daten und identifiziert so genannte „Barcodes“: definierte Kombinationen der Unterschiede  in der DNA-Sequenz. Die neuen „CAOS-Barcodes“ ähneln den bekannten Barcodes auf Artikeln im Supermarkt.

Für ihre Arbeit hat sich das deutsch-amerikanische Forscherteam auf zwei mitochondriale Gene konzentriert: Natrium-Dehydrogenase 1 (ND1) und Cytochrom-c-Oxidase 1 (CO1). Die Methode kann auch mit anderen DNA-Abschnitten durchgeführt und in allen Organismen angewendet werden: vom Säugetier bis zum Virus.

Wichtig ist nur, dass der Teilbereich der DNA in allen zu vergleichenden Arten vorkommt, genau definiert, nicht zu lang und variabel ist.

Die Organismus-übergreifende Isolierung bestimmter DNA-Sequenzen und der Vergleich genetischer Gemeinsamkeiten werden als DNA-Barcoding bezeichnet. Es ist eine viel versprechende Methode, um den Status der Artenvielfalt auf der Erde registrieren zu können.

Wissenschaftler sind davon überzeugt, dass über 90 Prozent der Organismen, die auf der Erde leben, noch nicht identifiziert wurden. Sie befürchten, dass in Zeiten globaler Veränderungen ein Großteil der Biodiversität der Erde ausgerottet ist, bevor er entdeckt wurde.

Mit Hilfe der neuen Technik wird die Bestimmung bekannter und neuer Arten nicht nur zuverlässiger, die Einordnung der Arten wird auch eindeutiger sein. Die traditionelle morphologische Bestimmung von Arten und bisherige Barcoding-Systeme werden durch die neue Methode aber keinesfalls ersetzt oder verdrängt; sie ist nach Einschätzung der Wissenschaftler aber eine wertvolle und dringend benötigte Ergänzung zu den bisherigen Verfahren.

Die Studie ist das Ergebnis einer langen Zusammenarbeit zwischen der Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover und dem American Museum of Natural History in New York. Die Libellen-Expertin Dr. Heike Hadrys hat in den letzten 15 Jahren eine der größten für Forschungszwecke verwendeten Libellensammlungen angelegt.

Ihre Projekte mit Rob DeSalle, ehemaliger Professor der Yale University und Kurator des American Museum of Natural History, vereinen ökologische Feldforschung mit modernsten bioinformatischen Methoden.

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