DNA-Barcoding enthüllt verborgene Insektenvielfalt

Es gibt Millionen Arten auf der Erde, über die wir noch nichts wissen. Forscher nennen diese Spezies „biologische Dunkle Materie“, doch neue Methoden können uns schneller ein besseres Bild liefern.

Die Erde ist ein Planet mit einer nahezu unvorstellbaren Artenvielfalt. Forscher haben zwischen zwei und drei Millionen Arten identifiziert, aber es gibt noch viele weitere, über die wir nichts wissen.

Die unbekannte Spezies wird 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 erhalten können“, sagte außerordentliche Professorin Emily Hartop.

DNA-Barcoding, in diesem Fall „Megabarcoding“ genannt, mag mysteriös erscheinen, ist es aber nicht. 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 die neuen Aufgaben so schnell nicht ausgehen werden.

„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, und einige davon sind rein praktischer Natur.

Viele dieser nicht identifizierten Arten kommen im Meer 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 engagierte Forscher seit Hunderten von Jahren arbeiten, wie Europa und Nordamerika, sind wir noch weit davon entfernt, einen umfassenden Überblick zu haben.

„Diese unbekannten Arten sind überall zu finden“, sagte Hartop.

Eine riesige Aufgabe und nicht genügend Experten

Der Mangel an ausgebildeten Forschern in diesem Fachgebiet ist zweifellos ein Problem. Die Aufgabe ist einfach so groß, dass es im Verhältnis zur Arbeitsbelastung 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. Unabhängig davon 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 gleich sind.

Neue Methode zur Arbeitserleichterung

Glücklicherweise haben Biologen in den letzten Jahren begonnen, eine wirksame 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 bereits beschriebener und erfasster Arten verglichen werden. Um sicher zu sein, dass eine Art neu ist, muss die DNA-Datenbank mit den bekannten Arten der Gruppe, mit der Sie sie vergleichen, vollständig sein. Die Bereicherung der Präsenzbibliothek erfolgt kontinuierlich durch nationale und internationale Projekte.

Eine große Anzahl unbekannter Insekten gefunden

Die Forscher dieser Studie konzentrierten 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.

„Wir haben zum Beispiel insgesamt 549 verschiedene potenzielle Arten von Kornfliegen 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 Umweltvariationen auf die Artenzusammensetzung in einem Gebiet auswirken.

„In Bezug auf die Winde haben wir festgestellt, dass die Verbreitung verschiedener Arten durch klimatische Faktoren beeinflusst wird. Es scheint beispielsweise, dass 29 % der Arten positiv auf einen Anstieg der Durchschnittstemperatur reagieren, während 18 % negativ reagieren“, sagte 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, einschließlich unbekannter Arten“, sagte Hartop .

Laut der Zwischenstaatlichen Plattform für Wissenschaft und Politik für Biodiversität und Ökosystemdienstleistungen (IPBES) ist die größte Bedrohung für die biologische Vielfalt der Verlust von Lebensräumen, beispielsweise durch die Entwicklung oder Entwässerung von Feuchtgebieten. Die zweitgrößte Bedrohung ist die Ausbeutung von Arten wie 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 sind eine ständig wachsende menschliche Bevölkerung und ständig wachsende Bedürfnisse. Deshalb ist es wichtig zu identifizieren, welche Arten tatsächlich existieren, und hier 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. Jetzt ist es an der Zeit, biologische Dunkle Materie zu erforschen“, sagte Hartop.