FAQs zum bundesweiten genetischen Wolfmonitoring bei Senckenberg

Wölfe breiten sich seit der Jahrtausendwende wieder in Deutschland aus. Um die Bestandsausbreitung zu verfolgen und die Anzahl und Verbreitung von Wolfsterritorien zu bestimmen, führen die Bundesländer mit Wolfsvorkommen ein Wolfsmonitoring durch, für das auch molekulargenetische Analysen herangezogen werden. Die Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung wurde nach einem umfangreichen Auswahlverfahren des Bundesamts für Naturschutz den Bundesländern zur Nutzung als „Nationales Referenzzentrum für genetische Untersuchungen bei Luchs und Wolf“ empfohlen und untersucht seit Anfang 2010 alle bundesweit anfallenden Wolfsproben. Dieses zentrale Vorgehen ist sinnvoll und international üblich, um einen Überblick zur bundesweiten Situation zu erhalten und Messungenauigkeiten zwischen Labors zu vermeiden, da wildtiergenetische Untersuchungen bisher keinen genormten Standardisierungsverfahren unterliegen.

Als Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft ist Senckenberg zur Einhaltung höchster wissenschaftlicher Standards verpflichtet. Wissenschaftliche Neutralität gehört somit zu unseren obersten Leitzielen – selbstverständlich auch beim Thema Wolf.

Im Folgenden möchten wir Ihnen gerne die häufigsten Fragen zum bundesweiten genetischen Wolfsmonitoring beantworten:

Welche Erfahrungen hat Senckenberg in der Wolfsforschung?

Die Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung wurde nach einem umfangreichen Auswahlverfahren des Bundesamts für Naturschutz den Bundesländern zur Nutzung als Referenzzentrum für genetische Wolfsanalysen empfohlen und hat seit Anfang 2010 mehr als 25.000 Proben im Rahmen des bundesweiten Wolfsmonitorings untersucht. Dazu kommen zahlreiche Analysen im Rahmen internationaler Forschungsprojekte, wie etwa dem Biodiversa+-geförderten Projekt „Wolfness“, an dem 14 wissenschaftliche Einrichtungen aus Europa beteiligt sind. Im Rahmen des internationalen CEwolf-Konsortiums werden Ergebnisse der genetischen Analysen zum Wolf in Mitteleuropa regelmäßig mit Fachkolleg*innen aus mehreren Ländern abgeglichen.

Die fachliche Expertise im Zentrum für Wildtiergenetik wird durch mehr als 100 wildtiergenetische Publikationen in internationalen Fachzeitschriften belegt. 

Ist Senckenberg in der „Wolfsfrage“ neutral?

Die Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung ist eine unabhängige Bürgergesellschaft, die seit über 200 Jahren weltweit Naturforschung betreibt. Als Mitglied der Leibniz-Gemeinschaft ist Senckenberg zur Einhaltung höchster wissenschaftlicher Standards verpflichtet. Wissenschaftliche Neutralität gehört somit zu unseren obersten Leitzielen.

Die Ergebnisse der genetischen Untersuchungen zum Wolf werden nach hohen wissenschaftlichen Standards erzeugt. Die Auftraggeber der Analysen haben auf die erzeugten Ergebnisse keinerlei Einfluss.

Wie wird das genetische Wolfsmonitoring finanziert?

Die genetischen Untersuchungen werden durch die verantwortlichen Länderstellen finanziert. Die Vergütung läuft auf Probenbasis. Die Kosten pro Probe sind von Art, Dauer und Methodik der beauftragten Untersuchung abhängig und belaufen sich normalerweise auf etwa 100 – 200 € pro Analyse. Die Untersuchung von nichtinvasiv in der Umwelt gesammeltem Probenmaterial wie Kot, Urin oder Rissproben ist aufwändig und teurer, als dies bei Standardapplikationen im klinisch-diagnostischen Bereich üblich ist.

Senckenberg erwirtschaftet aus den Probenanalysen keinerlei Gewinne. Alle durch den genetischen Analyseservice erzielten Einnahmen dienen der Finanzierung der hierfür benötigten Mitarbeiter*innen sowie von Verbrauchsmaterialien und der Laborinstandhaltung.

Sind die von Senckenberg genutzten Analysemethoden aussagekräftig?

Wie international im genetischen Wolfsmonitoring üblich, wird eine Kombination aus unterschiedlichen Verfahren verwendet, die darauf ausgerichtet sind, DNA-Spuren von Umweltproben mit einer hohen Verlässlichkeit einer Tierart, Herkunftspopulation, und einem Individuum zuzuordnen. Die Basis für das bundesweite genetische Wolfsmonitoring bilden die mitochondriale Artbestimmung durch ein sequenzbasiertes DNA-Barcoding-Verfahren sowie Mikrosatellitenuntersuchungen auf Basis der Kern-DNA, die einen individuell einzigartigen genetischen Fingerabdruck ergeben. Für eine sichere Identifizierung von Wolf-Hund-Hybriden werden zahlreiche über das Genom verteilte Stellen (SNPs) der DNA untersucht, an denen sich Wölfe unabhängig ihrer geografischen Herkunft sicher von Haushunden unterscheiden lassen (Harmoinen et al., 2021)

Welche Informationen liefern die genetischen Untersuchungen?

Verwandtschaft und Rudelanzahl

Die Anzahl an über Verwandtschaftsanalysen genetisch rekonstruierten Wolfsrudeln ist in den letzten Jahren immer weiter angestiegen. Auf der Homepage der Dokumentations- und Beratungsstelle des Bundes zum Wolf (DBBW), www.dbb-wolf.de, können die Rudelzahlen pro Jahr eingesehen werden. In diese Zahlen fließen jährlich auch die Ergebnisse des genetischen Wolfsmonitorings ein. Über die fortlaufenden genetischen Verwandtschaftsanalysen lässt sich bestätigen, dass es sich bei allen bekannten Rudeln um Familien handelt, deren Nachwuchs meist ein bis zwei Jahre beim Rudel verbleibt und danach abwandert. Meist verpaaren sich nur die Elterntiere eines Rudels; in wenigen Fällen wurden Inzuchtpaarungen innerhalb eines Rudels nachgewiesen.

Wie häufig kommen Wolf-Hund-Hybriden in Deutschland vor?

Bisher konnten fünf Fälle von Wolf- Hund- Hybridisierungsereignissen in Deutschland nachgewiesen werden (2003 in Sachsen, 2017 und 2019 in Thüringen sowie 2022 in der Rhön im Grenzgebiet Thüringen/Hessen/Bayern). Bei einem weiteren Fall in 2022 in Brandenburg verpaarte sich ein aus Zentralpolen (Region Szubin) zugewanderter Hybrid mit einer Wolfsfähe aus Deutschland. Genomweite Vergleiche mit eurasischen Wölfen belegen, dass die Wölfe in Deutschland abgesehen von geringen Spuren historischer Hybridisierungsereignisse keinen erhöhten Anteil an DNA von Haushunden im Genom tragen (Stenøien et al., 2021).

Die Hybridisierungsrate bei Wölfen in Deutschland beträgt demnach aktuell <1%, was einen im internationalen Vergleich geringen Wert darstellt (siehe z.B. Hindrikson et al. 2012; Pacheco et al. 2017).

Sollten die genetischen Untersuchungen von dafür akkreditierten Laboren durchgeführt werden?

Bislang existieren keine genormten Standards für die genetische Analyse und Interpretation von Wolfsproben. Die bei Senckenberg praktizierten Methoden sind an die international etablierten wissenschaftlichen Verfahren angelehnt und werden in Kooperation mit anderen Institutionen (u.a. im CEwolf-Konsortium) ständig abgeglichen und weiterentwickelt.

Warum werden alle Proben aus Deutschland zentral in einem Labor bearbeitet?

Eine solche Zentralisierung ist beim Wolf sinnvoll, da im Unterschied zu menschlichen Proben genetische Untersuchungen am Wolf nicht genormt sind, so dass ein direkter Vergleich der Ergebnisse verschiedener Labore (v.a. des genetischen Fingerabdrucks) nicht ohne weiteres möglich ist. Die zentrale Bearbeitung anfallender Proben ist daher eine wesentliche Voraussetzung für eine bundesweit vergleichbare Bestandserfassung des Wolfes. Diese Vorgehensweise ist auch international üblich (z.B. in Frankreich, Schweden, Österreich, Schweiz).

Wie lange dauern die Analysen?

Mit den zuständigen Länderstellen wurden einzuhaltende Fristen für genetische Untersuchungsergebnisse vereinbart. Die genetische Rudelrekonstruktion auf Basis der über ein gesamtes Monitoringjahr anfallenden DNA-Proben erfolgt einmal jährlich. Für Artbestimmungen auf Basis von Tupferproben von mutmaßlichen Wolfsrissen werden durchschnittlich 4-5 Werktage benötigt, bei entsprechend beauftragten Eilproben werden in diesem Zeitraum auch Individuen- und Rudelzugehörigkeit bestimmt.

Bei einem unklaren Ergebnis wird häufig noch die Analyse einer B-Probe in Auftrag gegeben, was die Analysezeit entsprechend verlängert. Wann ein Ergebnis der Öffentlichkeit bekannt wird, liegt im Ermessen des Auftraggebers. Die Ermittlung des Verursachers von Nutztierrissen ist ein komplexer Prozess, in dem die genetische Analyse nur einen Teilschritt darstellt. Vom verstrichenen Zeitraum zwischen einem Rissvorfall zur Bekanntgabe des Ergebnisses kann daher nicht auf die Dauer der genetischen Untersuchung geschlossen werden.

Warum ist nicht jede Analyse erfolgreich?

DNA-basierte Rissuntersuchungen basieren auf Speichelresten am Tierkadaver, die durch Regen, Sonne und Nachnutzung meist schnell zersetzt werden. Der Nachweis des möglichen Rissverursachers ist daher nicht in allen Fällen möglich. Im Monitoringjahr 2022/23 war die Analyse in 72% der Fälle erfolgreich. Der Analyseerfolg hängt vor allem von einer zeitnah durchgeführten, professionellen Beprobung ab.

Warum nimmt Senckenberg nicht jede Probe an?

Der Status Senckenbergs als nationales Referenzzentrum beinhaltet eine Beschränkung auf von behördlicher Seite beauftragte Analysen. Daher kann Senckenberg keine Wolfsproben annehmen, die z.B. von Naturschützern, Landwirten oder Jägern direkt zugesandt werden. Es besteht jedoch die Möglichkeit, gefundene Wolfshinweise den zuständigen Behörden zu melden und damit gegebenenfalls eine Untersuchung zu veranlassen.

Werden Ringversuche zum Methodenabgleich mit anderen Laboren durchgeführt?

Um ein fundiertes genetisches Monitoring über Landesgrenzen hinweg zu ermöglichen, stehen wir in regelmäßigem Austausch mit internationalen Partnern, etwa den Referenzlaboren für Wolfsanalysen in den Niederlanden, Belgien, Österreich, Slowenien, Italien und vielen anderen Ländern. Ringversuche zur Qualitätssicherung der Analytik finden innerhalb des CEwolf-Konsortiums statt. Außerhalb des CEwolf-Konsortiums werden bislang keine Ringversuche für genetische Analysen von Wolfsproben angeboten, an denen Senckenberg teilnehmen könnte.

Wie häufig werden bei der genetischen Analyse Hunde nachgewiesen und kann der Nachweis von Hunden auf Kontamination zurückführbar sein?

Im Monitoringjahr 2022/23 ergaben bundesweit 19 % der Analysen das Ergebnis „Hund“ und 50% das Ergebnis „Wolf“. Obwohl die Analysen für jedes Bundesland identisch laufen, unterscheiden sich die Quoten für den Befund „Hund“ von Land zu Land teils erheblich. Insbesondere in Regionen, in denen es noch wenige Wölfe gibt, wie etwa in Hessen, werden teils deutlich mehr Hunde nachgewiesen. Dies kann nicht durch Kontamination im Labor erklärt werden. Kontaminationen mit Hunde-DNA kommen der Erfahrung nach vor allem bei der Probennahme sowie bei nicht sachgemäßer Probenlagerung vor. Zumeist werden durch Kontaminationen jedoch nur sehr geringe Mengen an Hunde-DNA in die Probe getragen. Dies führt meist dazu, dass vorhandene Wolfs-Spuren nicht verdeckt werden, da die Signale hier deutlich stärker sind und die Hunde-DNA bei der Sequenzanalyse nur im Hintergrund sichtbar ist. Bei der anschließenden Individuenbestimmung durch Mikrosatelliten tauchen durch Kontamination verursachte Hundespuren in den meisten Fällen nicht mehr auf. Nur bei starken Kontaminationen könnte die Artbestimmung und Individuenerkennung erschwert oder sogar gänzlich verhindert werden. Während des Analyseprozesses im Labor stellen derartige Kontaminationen durch die Einhaltung strenger Regeln zur Kontaminationsvermeidung kaum ein Risiko dar.

Welche genaue Methodik verwendet Senckenberg im genetischen Wolfsmonitoring?

Alle beauftragten Proben werden nach strengen wissenschaftlichen Standards bearbeitet, welche die Nutzung getrennter Laborräume sowie die Durchführung von Analysereplikaten bei allen Untersuchungen beinhalten. Die grundlegende Methode für das bundesweite genetische Monitoring des Wolfs bilden Mikrosatellitenuntersuchungen (auch STR oder SSR genannt) auf Basis der Kern-DNA, die einen individuell einzigartigen genetischen Fingerabdruck ergeben und Rückschlüsse auf Individuenzahlen, Geschlecht, Verwandtschaften und das Vorkommen von Hybriden erlauben.

1. Artbestimmung mittels mitochondrialer DNA (Haplotypisierung):

Über eine Sequenzanalyse der mitochondrialen Kontrollregion wird die initiale Artbestimmung und Haplotypisierung durchgeführt (Pun et al. 2009). Hierfür wird je nach Verdachtsart eine Kombination aus folgenden Markern verwendet: A. Canis-spezifischer Marker zur Erfassung von Wolf (C. lupus), Haushund (C. familiaris) und Goldschakal (C. aureus); Primer WdloopL & WdloopH (Caniglia et al. 2013); B. Säugetier-spezifischer Marker für den allgemeinen Nachweis heimischer Säugetier-Arten; Primer L15995 (Taberlet et al. 1994) & WDloopH (Caniglia et al. 2013) bzw. L15995 (Taberlet et al. 1994) & H16498 (Fumagalli et al., 1996). Die erhaltenen Sequenzen werden mit der internationalen Datenbank NCBI GenBank sowie mit intern kuratierten Datenbanken abgeglichen.

2. Mikrosatellitenanalyse der Kern-DNA (Genotypisierung, individueller genetischer Fingerabdruck)

Über eine Mikrosatellitenanalyse der Kern-DNA (13 autosomale Marker sowie zwei Marker zur Geschlechtsbestimmung: CPH5 (Fredholm & Winter 1995); FH2001, FH2010, FH2017, FH2054, FH2087, FH2088, FH2097, FH2137, FH2140 and FH2161 (Francisco et al. 1996); vWF (Shibuya et al. 1994); PEZ17 (Neff et al. 1999); DBX6 and DBY7 (Seddon et al. 2005)) werden individuelle genetische Profile (Genotypen) erstellt und mit der Genotyp-Datenbank am Zentrum für Wildtiergenetik abgeglichen. Die Mikrosatellitenanalyse wird nach dem multiple tubes approach vierfach repliziert (Navidi et al. 1992; Taberlet et al. 1999). Erstmalig nachgewiesene Individuen werden mittels statistischer Gruppierung (Software STRUCTURE, Pritchard et al. 2000) zusammen mit Referenzproben von Haushunden, Goldschakalen sowie Wölfen unterschiedlicher Herkünfte abgeglichen.

3. SNP-Analyse (single nucleotide polymorphism, Einzelpunktmutationen) der Kern-DNA zur Hybriderkennung:

Wölfe unbekannter Herkunft oder nicht sicher zuzuordnenden genetischen Profilen werden über SNP-basierte Analysen zur Hybriddetektion nach Harmoinen et al. (2021) auf einen möglichen Hundeanteil im Genom überprüft. Die Analyse basiert auf 93 ancestry informative SNP-Markern, die über das Genom verteilt liegen und ermöglichen die präzise Unterscheidung von Wolf, Haushund und ihren Hybriden mindestens bis in die 3. Hybridgeneration (= 2. Rückkreuzungsgeneration zum Wolf). Zur Auswertung der Daten werden die statistischen Gruppierungsverfahren STRUCTURE (Pritchard et al. 2000) und NewHybrids (Anderson et al. 2002) sowie intern konzipierte Software herangezogen.

Weiterführende Literatur

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