Zwei erstklassige Institutionen, die in San Diego zu Hause sind, haben sich zusammengeschlossen, um die DNA von Koalas zu untersuchen.
Die San Diego Zoo Wildlife Alliance und der DNA-Sequenzierungsriese Illumina untersuchen die genetischen Informationen von fast 100 Koalas über einen Zeitraum von 30 Jahren, um ein besseres Verständnis des Koala-Retrovirus (KoRV) zu erhalten.
Wissenschaftler vermuten aufgrund zunehmender Beweise, dass bestimmte Varianten des Koala-Retrovirus – alle Koalas tragen irgendeine Form davon – mit häufigen Krankheiten und Gesundheitsproblemen wie Leukämie, Lymphomen und tödlichen Pilzinfektionen in Zusammenhang stehen.
KoRV wird in die Gene von Koalas eingebaut und an die nächste Generation weitergegeben. Diese Schiffsladung genetischer Daten wird Forschern dabei helfen, Muster zu untersuchen, wie KoRV in Koala-Gene integriert wird. Ein besseres Verständnis von KoRV wird wiederum dazu beitragen, Schutzpläne für Koalas in freier Wildbahn und in menschlicher Obhut zu entwickeln.
Dr. Cora Singleton, leitende Tierärztin bei der San Diego Zoo Wildlife Alliance, arbeitet hauptsächlich mit Beuteltieren, darunter Koalas. Singleton kümmert sich seit Jahren um Koalas und hat miterlebt, wie sie mit den gesundheitlichen Auswirkungen von KoRV zu kämpfen haben.
Um das Genom zu sequenzieren, verwendete der San Diego Zoo Proben von 91 derzeit im Zoo lebenden Koalas sowie Proben aus dem gefrorenen Zoo – einer Bank lebender Zellen – aus den 1970er Jahren. Diese Proben wurden dann an das Labor von Illumina in San Diego geschickt, wo Forscher die DNA extrahierten, um sie für die Sequenzierung in ihren Maschinen vorzubereiten. Diese Sequenzierungsinstrumente zerlegen die DNA in das Grundalphabet, aus dem alle genetischen Informationen bestehen.
Ashley Van Zeeland, Vizepräsidentin für Unternehmensentwicklung bei Illumina, sagte, dass über das Koala-Genom viel weniger bekannt sei als über das menschliche Genom. Diese riesigen Datenmengen wurden dann an Mitarbeiter in anderen Ländern geschickt, die nun die Koala-Genome untersuchen.
„(Sie) nehmen die Daten, die unsere Instrumente generieren, und fügen sie zu einem Gesamtbild dieser Art zusammen“, sagte Van Zeeland.
Van Zeeland, der seit zwei Jahrzehnten in der Genomik tätig ist, erklärte, dass das einzigartige Angebot dieses Datensatzes darin besteht, dass er Generationen genetischer Daten mit sorgfältig dokumentierten Krankenakten verknüpft. Forscher können beispielsweise die Todesursache eines Koalas und seiner Eltern untersuchen, um festzustellen, ob ein Zusammenhang besteht.
Forscher suchen nach Mustern dafür, wo sich KoRV in die DNA des Koalas eingefügt hat, da es nicht bei jedem Koala an der gleichen Stelle eindringt. Genauer gesagt vergleichen Forscher die Muster, wie sich KoRV auf eine Weise in Koala-Gene integriert hat, die möglicherweise mit bestimmten Krankheiten verbunden ist.
Van Zeeland erklärte, dass die Untersuchung der Stelle, an der sich KoRV in das Genom eingefügt hat, den Forschern eine Vorstellung davon geben könnte, welche Gene beim Koala gestört, an- oder ausgeschaltet sein könnten und welche Auswirkungen dies auf seine Gesundheit hat.
Das Wissen darüber, welche Integrationsmuster mit bestimmten gesundheitsschädlichen Auswirkungen korrelieren, könnte Aufschluss darüber geben, wie Naturschützer Koalapopulationen für die Fortpflanzung zusammenbringen. Da Koalas bereits durch den Klimawandel und das Verschwinden ihres Lebensraums in freier Wildbahn unter Druck geraten, wäre dies ein weiterer Stressfaktor für die gefährdete Population.
Während das Koala-Genom bereits zuvor sequenziert worden sei, sei das Ausmaß dieses Projekts noch vor einigen Jahren nicht realisierbar gewesen, erklärte Singleton.
„Eine der Fragen, die sich aus Forschungsperspektive immer gestellt hat: ‚Wäre es nicht großartig, wenn wir sehen könnten, was im Genom vor sich geht?‘ Aber viele, viele Jahre lang war es sehr teuer und sehr arbeitsintensiv“, sagte Singleton.
Illumina hat sich darauf konzentriert, die Kosten für die Sequenzierung des Genoms zu senken, damit diese Art von Technologie für Forscher zugänglicher und anwendbarer wird. Van Zeeland sagte, dass die Sequenzierung eines Genoms im Jahr 2015 etwa 1.000 bis 2.000 US-Dollar gekostet habe, heute seien diese Kosten mit der neuesten Technologie jedoch auf etwa 200 US-Dollar gesunken. (Illumina arbeitet an dem Projekt im Rahmen seiner Illumina iConserve-Initiative, die sich auf den Schutz der Umwelt und der Tierwelt konzentriert.)
Singleton bezeichnet dieses Projekt als einen Höhepunkt seiner Karriere, weil er Teil eines Netzwerks von Mitarbeitern ist, die versuchen, dasselbe Rätsel zu lösen. Auch wenn die Entwicklung jahrelang gedauert hat, wusste sie immer: „Da war etwas Besonderes drin, das wir zur richtigen Zeit am richtigen Ort entdecken mussten.“
„Es ist der Moment, in dem die Genetik in der Welt des Naturschutzes durchstarten kann“, sagte Singleton.
Der Versuch, eine Datenbank der nordamerikanischen Koala-Population zusammenzustellen und zu analysieren, wird die größte genomische Stammbaumdatenbank für Koalas weltweit sein. Das Projekt erstreckt sich über Kontinente und wird außerdem von der University of Sydney, dem Australian Museum Research Institute, der University of Nottingham, dem Leibniz-Institut für Zoo- und Wildtierforschung und dem ZooParc de Beauval unterstützt.
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