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Forschung für die europäische Artenvielfalt

Perspektivpapier betont die Bedeutung umfassender Genomanalysen für den Artenschutz

Um die Artenvielfalt Europas zu erforschen und wichtige genomische Daten dafür bereitzustellen, initiierten Wissenschaftler*innen aus 48 Ländern Anfang 2021 den „Europäischen Referenz-Genom-Atlas“ (ERGA). Im Rahmen dieses Projekts erstellen die rund 600 beteiligten Forscher*innen besonders hochwertige Genomanalysen, sogenannte Referenzgenome, zur biologischen Vielfalt des europäischen Kontinents. Etwa 200.000 Arten haben sie dabei im Blick. Zu den untersuchten Organismen zählen bedrohte Arten wie auch solche, die für Landwirtschaft, Fischerei, Schädlingsbekämpfung und für die Funktion und Stabilität von Ökosystemen wichtig sind. Dennoch sind bisher nur für einen kleinen Teil der europäischen Arten Genome in Referenzqualität verfügbar.

In einem Perspektivpapier, veröffentlicht in der renommierten Zeitschrift „Trends in Ecology and Evolution“, unterstreicht das ERGA-Konsortium – darunter vier Wissenschaftler*innen der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung und des dort federführend betriebenen LOEWE-Zentrums für Translationale Biodiversitätsgenomik (LOEWE-TBG) – die Notwendigkeit und Bedeutung von Referenzgenomen für die biologische Erforschung der Artenvielfalt und für den Artenschutz. War noch vor wenigen Jahren die Sequenzierung von Genomen auf vereinzelte Modellorganismen beschränkt, so haben es die technischen Fortschritte inzwischen möglich und erschwinglich gemacht, die Genome aller Arten zu entschlüsseln. Die Biodiversitätsgenomik, die genetisches Material zur Untersuchung einzelner Organismen, Populationen und Ökosysteme einsetzt, profitiert in hohem Maße von Referenzgenomen, da sie unter anderem Aufschluss über die evolutionäre Struktur und das Anpassungspotenzial einer Art geben. Die Detailtiefe dieser genomischen Analysen bringt alle Bereiche der Biodiversitätsforschung erheblich voran: Die komplexen Daten liefern Informationen zu zahlreichen Fragen, von Besonderheiten in der Artbildung wie Hybridisierungen bis zur Charakterisierung ganzer Artgemeinschaften. Insbesondere für die Erhaltung der biologischen Vielfalt ist die Verfügbarkeit hochwertiger Referenzgenome für einen repräsentativen Teil der Arten von grundlegender Bedeutung, um deutlich gezieltere Schutzmaßnahmen zu ermöglichen. Die Erforschung der genomischen Vielfalt einer Art kann als Frühwarnsystem dienen, um die Widerstandsfähigkeit abzuschätzen, den Rückgang der Bestände vorherzusagen und schließlich die strategische Planung von Erhaltungsmaßnahmen zu unterstützen.

Erstautorin Dr. Kathrin Theissinger, Wissenschaftlerin im Bereich Funktionale Umweltgenomik bei LOEWE-TBG: „Wir stehen am Beginn einer aufregenden Ära, in der endlich Referenzgenome, insbesondere in Kombination mit populationsgenomischen Daten, zur Überwachung, Erhaltung und Wiederherstellung der gesamten Artenvielfalt beitragen können.“ Prof. Dr. Miklós Bálint, Experte für Funktionale Umweltgenomik am Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum und Senior-Autor des Beitrags, ergänzt: „Senckenberg und das LOEWE-Zentrum TBG bieten exzellente Bedingungen für die Erstellung von Referenzgenomen unterschiedlichster Arten und leisten damit einen wichtigen Beitrag, die genomischen Grundlagen der biologischen Vielfalt zu entziffern und zu verstehen.“ Das ERGA-Konsortium hat es sich zum Ziel gesetzt, die dafür notwendige transdisziplinäre und grenzüberschreitende Gemeinschaft von Expert*innen zu bilden.

ERGA ist der offizielle paneuropäische Zweig des Earth BioGenome Project, eine weltweite Initiative mit dem Ziel, die Genome aller derzeit beschriebenen eukaryotischen Arten der Erde über einen Zeitraum von zehn Jahren zu sequenzieren und zu katalogisieren. Das LOEWE-Zentrum TBG ist Mitglied beider Initiativen.