Die Artenvielfalt der Natur zu erhalten, ist eine der großen Herausforderungen unserer Zeit. Um Strategien und wirksame Maßnahmen zu entwickeln, bedarf es fundierter wissenschaftlicher Analysen und konkreter Informationen für die Akteure im Naturschutz. Der Bereich Biodiversitätsgenomik kann hier einen wichtigen Beitrag leisten: Genomdaten von Arten, Artengemeinschaften und ganzen Ökosystemen geben Aufschluss über Eigenschaften, Anpassungsfähigkeiten, Verwandtschaftsverhältnisse und evolutionäre Entwicklungen.
Diese Daten sollten bei weitreichenden Bewertungen und Entscheidungen im Naturschutzmanagement immer berücksichtigt werden – dafür plädiert ein internationales Wissenschaftlerteam unter anderem aus Frankfurt in einer neuen Veröffentlichung in der Fachzeitschrift Trends in der Genetik.
Die aktuelle Biodiversitätskrise hat verheerende Folgen für das Funktionieren und die Gesundheit von Ökosystemen, das evolutionäre Erbe und das Anpassungspotenzial von Arten. Letztlich bedroht es auch die Menschheit. Obwohl die genetische Vielfalt seit langem als grundlegend für alle Ebenen der biologischen Organisation – von Individuen, Populationen und Arten bis hin zu Gemeinschaften und Ökosystemen – anerkannt ist, wird die Genomik bei der Bewertung der biologischen Vielfalt und bei Erhaltungsmaßnahmen oft vernachlässigt, argumentieren die Wissenschaftler in ihrem Artikel. Gründe sehen sie in eingeschränktem Wissenstransfer, eingeschränkter interdisziplinärer Zusammenarbeit und dem Fehlen entsprechender internationaler Richtlinien.
Um die zahlreichen Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten genomischer Daten aufzuzeigen, gibt das Team einen Überblick über die wichtigsten Ansätze und Anwendungen der Biodiversitätsgenomik. Während die Biodiversität ganzer Ökosysteme mittels sogenanntem DNA-Metabarcoding analysiert werden kann, lässt sich der Detaillierungsgrad bei der Untersuchung einzelner Organismen an die jeweilige Fragestellung im Artenschutz anpassen.
„Mit genomischen Daten lässt sich beispielsweise die Fähigkeit einer Art, sich an veränderte Umweltbedingungen anzupassen, viel realitätsnäher bestimmen. Parameter, die für das Naturschutzmanagement wichtig sind, wie Inzucht oder Genfluss, also der Austausch von genetischem Material innerhalb oder zwischen Populationen, lassen sich auch sehr zuverlässig durch die Analyse ganzer Genome darstellen.
„Mit unserer Publikation möchten wir die Zusammenarbeit zwischen Forschern aus den Bereichen Naturschutz- und Biodiversitätsgenomik fördern, um eine neue Ära der Naturschutzgenomik im Anthropozän einzuleiten – dem Zeitalter, in dem der Mensch zu einem der wichtigsten biologischen, geologischen Einflussfaktoren geworden ist und atmosphärischen Prozesse auf der Erde“, erklärt Dr. Kathrin Theissinger, Wissenschaftlerin bei der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung und dem Hessischen LOEWE-Zentrum für Translationale Biodiversitätsgenomik (LOEWE TBG) und eine der Erstautorinnen der Publikation.
Besonders verlässliche Erkenntnisse liefern den Forschern zufolge Daten von Referenzgenomen, also umfassend analysierte Genominformationen einer Art. „Wir wollen dazu beitragen, Referenzgenome für zahlreiche Arten aus dem gesamten Baum des Lebens leicht zugänglich und nutzbar zu machen. Dieser Datenschatz wird entscheidend dazu beitragen, die biologische Vielfalt unseres Planeten zu erfassen, zu erhalten oder wiederherzustellen“, sagt Miklós Bálint, Professor für Funktionelle Umweltgenomik bei Senckenberg, der Universität Gießen und LOEWE-TBG.
„Für das Ziel, die genomischen Grundlagen dieser Vielfalt zu entschlüsseln und zu verstehen, bieten Senckenberg und das LOEWE-Zentrum TBG hervorragende Voraussetzungen, insbesondere auch für die Herstellung von Referenzgenomen verschiedenster Arten.“
Dafür haben sich in den letzten Jahren Konsortien gebildet. Darunter der European Reference Genome Atlas (ERGA, https://www.erga-biodiversity.eu)-Initiative, deren Mitglieder sich ebenfalls an dem Artikel beteiligen. Das ERGA-Konsortium hat sich zum Ziel gesetzt, eine transdisziplinäre und grenzüberschreitende Expertengemeinschaft zu bilden. ERGA ist der offizielle europaweite Zweig des Earth BioGenome Project (https://earthbiogenome.org/), eine globale Initiative mit dem Ziel, über einen Zeitraum von zehn Jahren die Genome aller derzeit beschriebenen eukaryotischen Arten auf der Erde zu sequenzieren und zu katalogisieren. Das LOEWE-Zentrum TBG ist Mitglied beider Initiativen.
Mehr Informationen:
Kathrin Theissinger et al, Wie Genomik zum Erhalt der Biodiversität beitragen kann, Trends in der Genetik (2023). DOI: 10.1016/j.tig.2023.01.005