GBOL entschlüsselt DNA-Barcodes der deutschen Artenvielfalt

In GBOL entwickeln wir Technologien zur schnellen und exakten Artbestimmung mit Hilfe von DNA. Dazu werden die Tiere, Pilze und Pflanzen Deutschlands mit ihrem genetischen Fingerabdruck, dem sog. DNA-Barcode, erfasst und in einer Datenbank hinterlegt. Wissenschaftler und Bürgerwissenschaftler haben so bereits 20.000 Arten typisiert - nun nachweisbar anhand von Spuren - denn DNA ist überall. Organismen verlieren sie fortwährend. Gezielt können sie nun im Boden, im Wasser und in der Luft nachgewiesen werden, ohne störend ins Habitat einzugreifen.

Bereits seit Mitte 2011 arbeitet das ‚German Barcode of Life‘ Konsortium aus über 15 Naturkundemuseen, Universitäten und anderen Forschungsinstituten an der Erstellung einer DNA-Barcode Referenzbibliothek für die deutsche Fauna und Flora. Das Netzwerk hat dazu mit Mitteln des BMBF eine Forschungsinfrastruktur erschaffen, welche die Expertise von hauptberuflichen Taxonomen (Artenkennern) mit dem Engagement von externen Experten vereint, um möglichst viele Tier- und Pflanzenarten genetisch zu charakterisieren. Die von den Experten auf Artniveau bestimmten Organismen werden dazu in den beteiligten Instituten (vgl. www.bolgermany.de) den höchsten Standards folgend dokumentiert und archiviert, sowie ein DNA Barcode im Labor erstellt. Alle Daten werden in einer zentralen Datenbank erfasst, welche frei zugänglich sein soll und es ermöglicht, unbekannte Proben über den Abgleich mit den Referenzbarcodes einer Art zuzuordnen. Bis zum Ende der ersten Förderphase (Mitte 2011 bis Ende 2015) wurde so bereits ein Drittel (circa 20.000 Arten) der deutschen Tiere und Pflanzen erfasst.

In der nun bewilligten zweiten Förderphase (GBOL II - 2016 bis 2018) wird an die Erkenntnisse und Erfahrungen des ersten GBOL Verbundprojektes angeknüpft. Die Arbeit an einer umfassenden DNA-Barcode Referenzdatenbank der deutschen Fauna und Flora wird fortgeführt, allerdings nun auch mit Fokus auf solche Organismen, deren Erfassung für die Entwicklung gezielter Anwendungen benötigt wird. Die zuverlässige, schnelle, und preiswerte Bestimmung dieser Arten über molekulare Methoden wirkt somit auch der stetigen Abnahme der Zahl an Biologen mit solider Artenkenntnis entgegen. Zu den etwa ein Drittel der in GBOL Phase I erfassten Tier- und Pflanzenarten Deutschlands sollen in den nächsten drei Jahren weitere 13.800 Arten hinzugefügt werden, sodass am Ende der Laufzeit etwa die Hälfte der Tiere und Pflanzen in der Datenbank vertreten ist.

Das in GBOL geschaffene Expertensystem wird durch die Einbindung neuer Forschungsinstitute in die vorhandenen Strukturen und die Verknüpfung mit dem Netzwerk aus Taxonomen und "citizen scientists" (externe Experten mit Artenkenntnis) um wichtige Gruppen erweitert: Kieselalgen und Pilze. Damit sind nun im GBOL-Verbund neben fast allen Gruppen von eukaryotischen Lebewesen auch eine artenreiche Protistengruppe vertreten und das Projekt bündelt einen Großteil der in Deutschland vorhandenen Biodiversitätsexpertise in einem einzigartigen Projekt. Alle GBOL II Teilprojekte unterscheiden sich in der zur Verfügung gestellten taxonomischen Expertise und der entsprechenden Bearbeitung bestimmter Organismengruppen, wobei die Zuständigkeit für geographische Regionen zwischen den einzustellenden "Taxonkoordinatoren" abgesprochen wird.

Der weitere Ausbau der nationalen Referenzbibliothek unter Berücksichtigung der genetischen Variabilität im Raum ermöglicht zuverlässige, schnelle, automatisierte und preiswerte Artbestimmungen aus Einzel- und Massenproben. Bereits in naher Zukunft können dadurch in wichtigen Forschungs- und Anwendungsbereichen (Ökologie, Land- und Forstwirtschaft, Umwelt- & Naturschutz, Medizin) ganz neue Methoden und Werkzeuge eingesetzt werden.

Besonders angesichts des nach wie vor anhaltenden Artensterbens und globalen Wandels sowie den dadurch politisch geforderten Strategien zum Erhalt der biologischen Vielfalt und dem Dokumentieren und Verbessern des Zustandes der Umwelt, drängt die Entwicklung eines leistungsfähigeren Expertensystems zur schnelleren Artverifizierung. Voraussetzung hierfür ist der in GBOL begonnene Ausbau der Infrastruktur zur Erstellung einer Referenzbibliothek in Verbindung mit überprüfbaren Belegexemplaren.

Bezug zur biologischen Vielfalt:

In Deutschland leben etwa 48.000 verschiedene Tierarten, 10.300 Pflanzen und 14.400 Pilzarten - ganz genau weiß das aber niemand. Nur ein Bruchteil dieser Artenvielfalt ist gut bekannt und nur ein sehr kleiner Teil davon kann von vielen Menschen mit Sicherheit bestimmt werden. Um aber zu wissen, welche Rolle eine Art im Ökosystem einnimmt, warum sie zu einem bestimmten Zeitpunkt an einem bestimmten Ort gefunden werden kann, ist es unabdingbar sie mit ihrem Namen ansprechen zu können. Nur der wissenschaftliche Name erlaubt eine eindeutige Kommunikation zwischen den Experten, was wichtig ist, um beispielsweise Daten für die Erstellung der Roten Liste zusammenzutragen.
Etwa ein Viertel der Arten steht derzeit auf Roten Listen, aber nicht für alle Arten dort ist bekannt wie sie sich entwickeln, sind sie gefährdet oder ist der Bestand gesichert? Das Wissen zu deren Ökologie und wie man diese Arten exakt bestimmen kann ist in Deutschland nicht mehr vornehmlich an den Universitäten und Forschungsmuseen vorhanden. Deshalb arbeiten wir in GBOL eng mit externen Experten, neu-deutsch "Citizen Scientists" oder Bürgerwissenschaftlern zusammen. Diese ehrenamtlich tätigen Experten sind oft in Vereinen und Gesellschaften organisiert und ohne sie wäre es schlecht um unser Wissen zur Biodiversität in Deutschland bestellt. Mit ihrer Hilfe schaffen wir ein Referenzsystem der biologischen Vielfalt und testen das System an ausgewählten Beispielen, wie der Erfassung von Bestäubergemeinschaften.

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Dokumente

GBOL Verbundbericht für das Jahr 2014

Unsere GBOL Broschüre zum Nachlesen

Kurzvorstellung der GBOL Teilprojekte

 

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