Neuer Stammbaum der Arten

Drei neue Professoren

Mit der LOEWE-TBG-Förderung konnten 2020 drei neue Kooperations-Professuren für Biodiversitätsgenomik zwischen Senckenberg und der Goethe-Universität sowie der Justus-Liebig-Universität Gießen eingerichtet werden. Die neuen Arbeitsgruppen werden LOEWE-TBG insbesondere in der zweiten Phase prägen.

Den Gencode aller Lebewesen bestimmen

Wir sind Partner des Earth-Bio-Genome-Projekts und arbeiten an nichts Geringerem, als die gesamte Erbinformation aller Lebewesen, die auf der Erde leben, zu sequenzieren und in Datenbanken zu archivieren. Profitieren werden davon nicht nur die Umweltwissenschaften und der Artenschutz, sondern insbesondere auch die Medizin und Pharmazie.

Über die Genomprojekte von Bären, Blauwalen, Giraffen, Pilzen und Flechten haben wir in dieser Zeitschrift und anderen populärwissenschaftlichen Publikationen schon mehrfach berichtet. Im Zentrum unserer Bemühungen stehen allerdings auch Tierstämme, von denen es keine oder nur wenig genetische Information gibt und die selbst unter Biologen weniger bekannt sind. Einige dieser Exoten gehen sogar auf die Kambrische Explosion vor rund 540 Millionen Jahren zurück. Schnurwürmer zum Beispiel – von denen eine Art mit bis zu 30 Meter langen Exemplaren aufwartet – sind nur unter wenigen Expert*innen bekannt.

Neurotoxine aus Schnurwürmern

Allerdings sind diese urtümlichen Würmer seit einiger Zeit in die Diskussion gekommen: Sie produzieren neuroaktive Substanzen, sogenannte Neurotoxine, die in Arzneimitteln gegen Alzheimer und Schizophrenie eingesetzt werden könnten. Dr. Maria Nilsson (Senckenberg Frankfurt) und Dr. Björn von Reumont (Justus-Liebig-Universität Gießen) entschlüsselten unter anderem das Genom eines in Deutschland beheimaten Schnurwurms und bestimmten dessen bislang unbekannte Neurotoxine (von Reumont et al. 2020). In Zusammenarbeit mit dem Evolutionsbiologen Prof. Dr. Thomas Bartolomaeus von der Universität Bonn ist es uns gelungen, die Genome von drei weiteren Arten dieser nahezu unbekannten Tiergruppe erstmals zu sequenzieren.

Siamesischer Kampffisch in acht Wochen

Das Forschungsfeld Genomik schreitet rasant voran. Vor zwanzig Jahren ist in internationaler Anstrengung das Genom des Menschen vollständig sequenziert worden. Das „Human Genome Project“ kostete viele Milliarden Euro und brauchte ein Jahrzehnt zur Vollendung. Dank unserer Expertise und der vom LOEWE-TBG neu geschaffenen Infrastruktur mit Labor- und Rechenzentrum schaffen wir solche Aufgaben heute erheblich schneller: Mit zehn Student*innen eines Master-Kurses gelang es uns zum Beispiel, ein Wirbeltiergenom in nur acht Wochen zum ersten Mal komplett zu sequenzieren (Prost et al. 2020). 

Es ist uns ein Anliegen, bei LOEWE-TBG junge, angehende Forscher*innen mit dieser revolutionierenden Technik vertraut zu machen. Als Erstes sequenzierten wir das Genom des Siamesischen Kampffisches. Diese Art ist nicht nur bei Aquarianern wegen ihrer Farbenpracht beliebt, sondern zudem ein Modellorganismus in der Verhaltensforschung. Es folgten die Genome des Gestreiften Leierfischs und des Großen Sandaals. Beide Arten sind für die Fischerei von Bedeutung, und ihr Bestand, ihre Diversität und andere Fragen lassen sich nun mithilfe genomischer Methoden erforschen.

Erbinformation von Holotypen

Ein weiteres wichtiges Feld, in dem LOEWE-TBG sich bei Senckenberg einbringt, ist die genomische Sequenzierung von Holotypen. Die Beschreibung und Einordnung von Arten, die Taxonomie, ist eine Kernaufgabe von Senckenberg. Neue Arten wurden bislang, neben der Beschreibung der Morphologie, nur durch die Hinterlegung eines namengebenden Exemplars – des Holotypen – in der wissenschaftlichen Literatur dokumentiert, das Belegexemplar in den Sammlungen verwahrt. LOEWE-TBG ermöglicht es, die gesamte Erbinformation dieser einmaligen Holotypen zu sequenzieren. Die erste Art, deren Holotyp wir in Zusammenarbeit mit dem Senckenberg-Herpetologen Dr. Gunther Köhler sequenziert haben, ist eine neu beschriebene Schlangenart aus Myanmar (Köhler et al. 2020).

Anwendungspotenziale und Marktchancen

Um unsere Forschungsergebnisse und deren Anwendungsmöglichkeiten in die                (Fach-)Öffentlichkeit zu tragen, haben wir eine eigene Arbeitsgruppe für Transferaktivitäten etabliert Sie begleitet aber auch ausgewählte TBG-Projekte. Mit intelligenten Analysetools und Know-how identifiziert die Transferstelle von LOEWE-TBG mögliche Produkte dabei für den Markt und macht Wettbewerbs- und Schutzrechtanalysen. Auch diese Einrichtung ist ein strukturbildendes Element und unterscheidet LOEWE-TBG von anderen Genominitiativen.