Forscher der University of Otago haben eine neue Methode zur Gewinnung alter Genomdaten ohne Beschädigung des Quellmaterials entwickelt, die weltweit neue Möglichkeiten für Museen und archäologische Sammlungen schafft.
„Uralte DNA muss nicht destruktiv sein“, sagt Hauptautorin Lachie Scarsbrook. „Unsere neue Methode ermöglicht die Rekonstruktion des genetischen Whakapapa, ohne den Knochen zu zerstören, der seine Geheimnisse seit Tausenden von Jahren bewahrt.“
Die Forschung, veröffentlicht in der internationalen Zeitschrift Molekulare Ökologiestellt eine neue Methode zur Gewinnung genomischer Daten aus kleinen Wirbeltierresten vor, die keine sichtbaren Schäden am darunter liegenden Knochen verursacht.
„Dies wird nicht nur Analysen von Materialien in Museumssammlungen erleichtern, die entweder zu klein sind, um zerstörerisch beprobt zu werden, sondern auch seltenere und wertvollere Materialien, sowohl kulturell als auch wissenschaftlich“, sagt Herr Scarsbrook.
Die Studie, die durchgeführt wurde, als Herr Scarsbrook seinen Master of Science in der Fakultät für Zoologie abschloss, verwendete zeitgenössische und ausgestorbene Populationen von Hoplodaktylus Geckos als Fallstudie und stellt die ersten mitochondrialen Genome dar, die für eine neuseeländische Eidechse erhalten wurden.
Die neu sequenzierten DNA-Daten ermöglichten es den Forschern zu verstehen und zu zeigen, wie tektonische Aktivität, Klimawandel und menschliche Einflüsse Duvaucels Gecko beeinflusst haben (Hoplodactylus duvauceli) Populationen regional innerhalb Neuseelands.
„Tiefe Spaltungen zwischen den Populationen der Nord- und Südinsel spiegeln die langfristige Isolation vor der Bildung der Cookstraße wider, während die Populationen der Südinsel genetische Brüche aufweisen, die geografisch mit der maximalen Eisbedeckung während des Höhepunkts der letzten Eiszeit übereinstimmen“, erklärt Herr Scarsbrook.
„Der erhebliche Verlust der genetischen Vielfalt sowohl in der Nord- als auch in der Südinselpopulation ist ein Beweis für den Einfluss des Menschen und eingeführter Raubtiere. Unsere Forschung hat bedeutende und direkte Auswirkungen auf das Erhaltungsmanagement von Duvaucels Gecko.“
Leiter und Co-Autor der Studie, Dr. Nic Rawlence vom Otago Paleogenetics Laboratory, sagt, dass eines der Ergebnisse dieser Forschung ist, dass das Wissen über Neuseelands Geckos zum Zeitpunkt der Ankunft des Menschen jetzt eine saubere Weste ist.
„Früher dachte man, man könne Knochen verschiedener Geckoarten nur anhand der Größe unterscheiden, aber erstaunlicherweise zeigten CT-Scans und alte DNA, dass wir es tatsächlich konnten verschiedene Geckos allein anhand der Form unterscheiden– Größe wurde mit dem Bade ausgeschüttet“, sagt Dr. Rawlence.
„Es stellt sich heraus, dass die Größe doch keine Rolle spielt, was bedeutet, dass das, was wir über die neuseeländischen Geckos zum Zeitpunkt der Ankunft des Menschen wissen, jetzt eine paläontologische saubere Weste ist.“
Herr Scarsbrook, der derzeit seinen DPhil im Palaeogenomics and Bio-Archaeology Research Network an der University of Oxford abschließt, sagt, dass die Forschung auch für den Prozess spricht, der mit dem wissenschaftlichen Fortschritt verbunden ist.
„Wir haben zuerst versucht, mitochondriale Genome mit einer anderen Methode zu erhalten, und nach Monaten im Labor konnten wir keine brauchbaren Daten produzieren.“
„Nachdem wir zum Reißbrett zurückgekehrt waren und einige Änderungen vorgenommen hatten, haben wir unser Ziel erreicht, was nur zeigt, dass Beharrlichkeit angesichts des Scheiterns der Schlüssel zum wissenschaftlichen Fortschritt ist.“
Dr. Rawlence sagt, dass das fortlaufende Forschungsprogramm diese neuen Techniken verwenden wird, um die verlorene ökologische Geschichte der neuseeländischen Geckos und Skinks (bei denen größenbasierte Identifizierungen Wissenschaftler verwirrt haben) sowie Frösche und Tuatara in Zusammenarbeit mit dem Department of Conservation und Māori zu rekonstruieren iwi.
„Die Langzeitkonservierung endlicher Exemplare ist für Kuratoren weltweit von großer Bedeutung, daher wird das, was Lachie entwickelt hat, nicht nur molekulare Geheimnisse enthüllen, sondern möglicherweise riesige Schwaden naturgeschichtlicher und archäologischer Sammlungen weltweit für ähnliche genetische Analysen zugänglich machen.“
Lachie Scarsbrook et al., Alte mitochondriale Genome, die durch minimal destruktive DNA-Extraktion aus kleinen Wirbeltierknochen gewonnen wurden: Phylogeographie der neuseeländischen Gecko-Gattung Hoplodactylus, Molekulare Ökologie (2022). DOI: 10.1111/mec.16434