Doppelhelix NFM-4-6-2021

Genomisches Biomonitoring

In unserer Sektion Genomisches Biomonitoring setzen wir Next Generation Sequencing-Technologien ein, um bedrohte Arten zu untersuchen und Fragen von breiter Bedeutung für den Naturschutz zu adressieren. Unser Ziel ist es, das Management von Arten zu unterstützen, um ihr Aussterberisiko zu verringern, den Erhaltungserfolg zu maximieren und die Artenvielfalt zu schützen. In diesem Sinne führen wir sowohl hochgradig angewandte Projekte durch, die von Naturschutzpraktikern benötigt, als auch allgemeine Projekte, die sich auf Kernfragen der Erhaltungsbiologie konzentrieren.

Unsere Forschung gliedert sich in drei Hauptbereiche:

Naturschutz-Genomik

Genetische und genomische Instrumente haben eine lange Tradition in der Unterstützung der Erhaltung und Wiederherstellung von Arten. Mit den Informationen, die diese Instrumente liefern, können wir die genetische Struktur und die Vernetzung der Populationen verstehen, um die gebietsbezogene Erhaltung zu unterstützen, wir können die Inzucht abschätzen, um festzustellen, ob Eingriffe erforderlich sind, und vieles mehr. Wichtig ist, dass wir durch die Zusammenstellung dieser Informationen Erkenntnisse darüber gewinnen können, wie wir die allgemeinen Erhaltungspraktiken verbessern können, um Arten zu helfen, für die keine molekularen Daten zur Verfügung stehen. In dem Forschungsbereich Naturschutz-Genomik arbeiten wir daran, Manager dabei zu unterstützen, den Erhaltungserfolg zu maximieren und die biologische Vielfalt zu schützen. In diesem Sinne sind wir offen für von Praktikern gewünschte Projekte und Kooperationen. Bitte richten Sie Ihre Anfragen an D. Leigh.

Die Westliche Leopardkröte (Sclerophrys pantherina), eine vom Aussterben bedrohte Vorzeigeart der südafrikanischen Westkap-Provinz, ist im Zuge der Verstädterung und Ausbreitung der Landwirtschaft in Kapstadt zurückgegangen. In diesem Projekt arbeiten wir mit Forschern des SANBI zusammen, um genomweite genomische Daten von Proben aus dem gesamten Verbreitungsgebiet zu erstellen und zu analysieren. Ein Hauptziel ist es, wichtige Brutgebiete und Migrationsrouten sowie isolierte Gebiete zu finden, die für Artenschutzmaßnahmen genutzt werden können.

Der Afrikanische Löwe (Panthera leo) ist eine uralte Art von großer kultureller Bedeutung. In Zusammenarbeit mit Behörden in Botswana und Forschern der NGO Leopard Ecology & Conservation unterstützen wir ein Genetikprojekt an einer langfristig überwachten Population in Botswana.  

Die Rostfarbene Fleckenkatze (Prionailurus rubiginosus) ist die kleinste Raubkatze der Welt, und die älteste Zoopopulation befindet sich im Frankfurter Zoo. Wir erstellen ein Referenzgenom für diese Art, um Folgeprojekte und den Artenschutz zu unterstützen.
 
Die IUCN setzt den weltweiten Standard für den Artenschutz. Als Teil des IUCN SSC for Conservation Genetics, tragen wir zu Projekten bei, die untersuchen, wie die Sicherung der genetischen Vielfalt durch IUCN-Initiativen verbessert werden kann.

Makrogenetik

Die genetische Vielfalt ist die Grundlage der biologischen Vielfalt, wird aber nur unzureichend verstanden. Wir wissen nur wenig über ihre globalen Muster oder Triebkräfte – Wissenslücken, die eine große Herausforderung für den Schutz der biologischen Vielfalt darstellen. Die Makrogenetik ist die Untersuchung der genetischen Vielfalt mehrerer Arten in großen räumlichen Maßstäben und von zentraler Bedeutung für die Verbesserung unseres Verständnisses der genetischen Vielfalt mehrerer Arten. Im Forschungsthema Makrogenetik arbeiten wir daran, offene Fragen in diesem neuen Bereich zu klären, eine Infrastruktur aufzubauen, um die Zugänglichkeit von Daten zur genetischen Vielfalt zu verbessern, und den Schutz der genetischen Vielfalt zu verbessern. Ein zentraler Bestandteil unserer Arbeit ist die Verbesserung der Überwachung der genetischen Vielfalt (die im Rahmen des Übereinkommens über die biologische Vielfalt für die Zeit nach 2020 vorgeschrieben ist), um den weltweiten Trend zum Verlust der genetischen Vielfalt zu stoppen.

Inseln sind natürliche Laboratorien. In diesem Projekt konzentrieren wir uns darauf, unser Verständnis der genetischen Vielfalt innerhalb der Arten zu verbessern, indem wir ihre Muster und Triebkräfte bei Inselarten charakterisieren. Zur Unterstützung dieses Projekts stellen wir eine Datenbank aus frei zugänglichen genetischen und genomischen Datensätzen zusammen. Diese Daten werden verwendet, um neue makrogenetische Erkenntnisse zu validieren und evolutionäre Hypothesen zu testen.

Trotz langjähriger Open-Data-Mandate im Bereich der Populationsgenetik ist der Zugang zu Genotypdaten oft schwierig. Im Rahmen der GenDiB-Zusammenarbeit mit der WSL erstellen wir ein Proof-of-Concept für eine öffentlich zugängliche Datenbank und erforschen verschiedene Methoden zur Archivierung der genetischen Vielfalt.  

Die Überwachung der genetischen Vielfalt wurde nun in den globalen Rahmen des Übereinkommens über die biologische Vielfalt für die Zeit nach 2020 aufgenommen. Die lange Vernachlässigung bedeutet jedoch, dass den meisten Ländern die Ressourcen oder die Infrastruktur fehlen, um das Monitoring zeitnah umzusetzen. In Zusammenarbeit mit Genes from Space und GeoBon’s BON in a Box haben wir ein Tool entwickelt, das die Berechnung genetischer Indikatoren aus Satellitendaten unterstützt.

Scientific Robotics

Roboter für das Handling von Flüssigkeiten werden in zunehmendem Maße benötigt, um den Umfang und die Standards modernster Genomprojekte zu erfüllen. Zusammen mit M. Balint bin ich Co-PI dieser LOEWE-TBG-finanzierten zentralen Infrastruktur. Bitte senden Sie alle Anfragen an D. Baranski, wenn Sie an der Nutzung dieses Geräts zur Umsetzung größerer molekularer Projekte interessiert sind.