Das Verständnis globaler Muster der genetischen Artenvielfalt ist ein wesentlicher Bestandteil der Überwachung und Erhaltung des Lebens auf der Erde. Bisher haben Wissenschaftler jedoch ausschließlich makrogene Muster bei Wirbeltieren kartiert. Die Makrogenetik nutzt öffentlich verfügbare Daten, um globale Treiber der genetischen Vielfalt zu identifizieren. Nur 5 % aller bekannten lebenden Tierarten sind Wirbeltiere, während 95 % wirbellose Tiere sind. Mehr als die Hälfte der Wirbellosen sind Insekten.
„Insekten sind die vielfältigste Gruppe von Organismen auf dem Planeten, aber ihre Artenvielfalt ist noch weitgehend unbeschrieben“, sagte Connor French, Biologiestudent am City College of New York.
French und seine Mitarbeiter erstellten mithilfe von Daten aus der Barcode of Life-Datenbank die erste globale Karte der genetischen Vielfalt von Insekten. Für Tiere, einschließlich Insekten, kann ein Maß für die genetische Vielfalt innerhalb jeder Art anhand einer 650 Basenpaar-Region im mitochondrialen Genom berechnet werden. Die Studie erscheint in der Zeitschrift Naturkommunikation.
French hat 2.415.425 weltweit verteilte und georeferenzierte mitochondriale DNA-Sequenzen zusammengestellt und analysiert, um die genetische Vielfalt für 98.417 Arten zu bestimmen, die durch „operative taxonomische Einheiten“ definiert sind – Gruppen von Individuen, die durch genetische Ähnlichkeit organisiert sind.
Die erste globale Karte der genetischen Variation von Insekten wurde erstellt, indem die durchschnittliche genetische Vielfalt unter den beprobten Arten in einem Gebiet, der genetische Diversitätsmittelwert (GDM) und die genetische Diversitätsgleichmäßigkeit (GDE), der Grad der Einheitlichkeit der genetischen Vielfalt unter den beprobten Individuen in einem Gebiet, ermittelt wurden selbe Gegend.
Die Berechnung der beiden Maße für alle untersuchten Taxa ergab, wie GDM und GDE mit globalen Umwelt- und geografischen Variablen korrelieren.
Regionen mit hohem GDM und hohem GDE (über dem 90. Perzentil) wurden im Osten Nordamerikas, im Süden Südamerikas, im südlichen Afrika und im Südwesten Australiens gefunden. Die Gebiete mit den niedrigsten Werten befanden sich im Norden Nordamerikas und in Europa. Allerdings waren nicht alle Werte einheitlich. In Gebieten, die nicht gefrieren, wurden deutlich höhere GDE-Werte beobachtet, ein Befund, der bei GDM nicht zutraf. In den kälteren Regionen der Welt waren beide Messungen niedriger.
„Diese Studie verwendet den größten globalen genetischen Datensatz, der jemals zusammengestellt wurde [to study genetic diversity]„, sagte Frenchs Berater und leitender Hauptautor des Papiers, CCNY-Professor für Biologie Michael Hickerson. Die Studie ist ein bahnbrechender erster Schritt bei der Aufdeckung grundlegender Prozesse, die globale Muster der genetischen Vielfalt bestimmen.
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Connor M. French et al., Globale Determinanten der mitochondrialen genetischen Vielfalt von Insekten, Naturkommunikation (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-40936-0