Es gibt Millionen Arten auf der Erde, über die wir noch nichts wissen. Forscher nennen diese Arten „biologische Dunkle Materie“, doch neue Methoden können uns schneller einen besseren Überblick verschaffen.
Die Erde ist hinsichtlich ihrer Artenvielfalt ein nahezu unvorstellbar vielfältiger Planet. Forscher haben zwischen zwei und drei Millionen Arten identifiziert, aber es gibt noch viel mehr, über die wir nichts wissen.
Die unbekannten Arten werden in Anlehnung an einen Begriff aus der Astrophysik „biologische Dunkle Materie“ genannt.
„Wir wollen zeigen, wie wir mithilfe von DNA-Barcoding einen besseren Überblick über die biologische Dunkle Materie gewinnen können“, sagte außerordentliche Professorin Emily Hartop.
DNA-Barcoding, in diesem Fall das sogenannte „Megabarcoding“, mag mysteriös klingen, ist es aber nicht wirklich. Wir werden später darauf zurückkommen. Schauen wir uns zunächst an, warum wir noch nicht genug wissen.
Warum manche Arten unbekannt bleiben
Hartop arbeitet in der Abteilung für Naturgeschichte, die zum NTNU University Museum gehört. In der Abteilung ist sie von Kollegen umgeben, die es ebenfalls gewohnt sind, neue Arten zu entdecken, und denen dürften die neuen Aufgaben so schnell nicht ausgehen.
„Biologische Dunkle Materie existiert oft in Gruppen, die aus sehr vielfältigen Arten bestehen, die wir noch nicht eingehend untersucht haben“, sagte Hartop.
Es gibt viele Gründe, warum wir nicht mehr wissen als wir wissen, und einige davon sind rein praktischer Natur.
Viele dieser unbekannten Arten kommen im Ozean oder in anderen Teilen der Welt vor, die für Forscher schwer zugänglich sind. Da auch nicht alle dieser Arten in großer Zahl vorkommen, ist es nicht immer einfach, sie zu finden.
Und das ist nicht die ganze Erklärung: Selbst in Teilen der Welt, in denen es seit Hunderten von Jahren engagierte Forscher gibt, wie etwa Europa und Nordamerika, sind wir noch weit von einem vollständigen Überblick entfernt.
„Diese unbekannten Arten sind überall zu finden“, sagte Hartop.
Eine riesige Aufgabe und nicht genügend Experten
Der Mangel an in diesem Fachgebiet ausgebildeten Forschern ist zweifellos ein Problem. Die Aufgabe ist einfach so groß, dass es im Verhältnis zum Arbeitsaufwand nicht genügend Experten gibt.
Eine gängige Schätzung besagt, dass es auf unserem Planeten fast neun Millionen Arten gibt, aber wir wissen es nicht genau. In dieser Zahl sind auch Bakterien und andere einzellige Organismen nicht enthalten. Auf jeden Fall gibt es noch viel mehr zu entdecken als wir bereits wissen.
Die Bestimmung einer Art kann nicht jedermanns Sache sein. Es gibt viele Arten, von denen die meisten Menschen denken würden, dass sie identisch aussehen.
Neue Methode, die die Arbeit erleichtert
Glücklicherweise haben Biologen in den letzten Jahren begonnen, eine effiziente neue Methode anzuwenden: DNA-Barcoding.
„Beim DNA-Barcoding benötigt man nur ein winziges Stück DNA, um eine Art zu identifizieren“, erklärte Hartop.
Diese kleine DNA-Sequenz kann dann mit einer DNA-Datenbank von bereits beschriebenen und erfassten Arten verglichen werden. Um sicher zu sein, dass eine Art neu ist, muss die DNA-Datenbank alle bekannten Arten aus der Gruppe enthalten, mit der Sie sie vergleichen. Die Ergänzungsarbeiten zur Präsenzbibliothek werden kontinuierlich im Rahmen nationaler und internationaler Projekte durchgeführt.
Große Anzahl unbekannter Insekten gefunden
Die Forscher in diese Studie konzentrierte sich auf Insekten in Schweden. Sie sammelten zu vier verschiedenen Jahreszeiten Fliegen aus insgesamt 37 Lebensräumen. Am Ende mussten sie 31.800 DNA-Proben analysieren und fanden eine ganze Reihe von Arten. Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift veröffentlicht BMC-Biologie.
„Beispielsweise haben wir insgesamt 549 verschiedene potenzielle Arten der Laufradfliege gefunden. Das ist eine überraschend hohe Dichte und Vielfalt“, sagte Hartop.
Bisher waren nur 374 dieser Lauffliegenarten (Phoridae) bekannt, was bedeutet, dass 175 Arten neu in Schweden waren.
Umweltschwankungen beeinflussen die Artenzusammensetzung
Die Quelldaten bieten Forschern auch die Möglichkeit herauszufinden, wie sich unterschiedliche Umweltveränderungen auf die Artenzusammensetzung in einem Gebiet auswirken.
„Bei den Laufradfliegen sehen wir, dass die Verbreitung der verschiedenen Arten durch Klimafaktoren beeinflusst wird. Beispielsweise scheint es, dass 29 % der Arten positiv auf einen Anstieg der Durchschnittstemperatur reagieren, während 18 % negativ reagieren“, sagte er Hartop.
Wichtig, um sich schnell einen Überblick zu verschaffen
„Es ist wichtig, dass wir einen Überblick über die Artenvielfalt um uns herum haben. Das bedeutet, dass wir unauffällige, aber artenreiche Gruppen untersuchen müssen. Wir leben in einer Zeit, in der die Artenvielfalt bedroht ist, auch unbekannte Arten“, sagte Hartop.
Nach Angaben der Zwischenstaatlichen Wissenschafts- und Politikplattform für Biodiversität und Ökosystemdienstleistungen (IPBES) ist die größte Bedrohung für die Biodiversität der Verlust von Lebensräumen, beispielsweise durch Entwicklungen oder die Entwässerung von Feuchtgebieten. Die zweitgrößte Bedrohung ist die Ausbeutung von Arten, etwa durch die Jagd auf Buschfleisch, Holzeinschlag oder Überfischung. Die größten verbleibenden Bedrohungen sind der Klimawandel, die Umweltverschmutzung und die Ausbreitung von Arten in Gebiete, in denen sie nicht hingehören.
Die Ursache all dessen ist eine ständig wachsende menschliche Bevölkerung mit ständig wachsenden Bedürfnissen. Deshalb ist es wichtig zu identifizieren, welche Arten tatsächlich existieren, und dabei wird DNA-Barcoding eine sehr wichtige Rolle spielen.
„Wir sehen, dass diese Methode uns helfen kann, schnell und effizient einen Überblick über die Art zu gewinnen. Die Zeit ist reif, die biologische Dunkle Materie zu erforschen“, sagte Hartop.
Weitere Informationen:
Emily Hartop et al., Auflösung der dunklen Materie der Biologie: Artenreichtum, räumlich-zeitliche Verteilung und Gemeinschaftszusammensetzung eines dunklen Taxons, BMC-Biologie (2024). DOI: 10.1186/s12915-024-02010-z