Genomik für den Artenschutz

Genomische Analysen liefern wichtige Erkenntnisse für das Naturschutzmanagement

28.02.2023 - Deutschland

Die biologische Vielfalt der Natur zu erhalten, ist eine der großen Herausforderungen unserer Zeit. Um Strategien und effektive Maßnahmen zu entwickeln, bedarf es fundierter wissenschaftlicher Analysen und konkreter Informationen für die Akteur*innen im Naturschutz. Hier kann das Feld der Biodiversitätsgenomik einen wichtigen Beitrag leisten: Genomische Daten von Arten, Artgemeinschaften und ganzer Ökosysteme geben Einblick in Eigenschaften, Anpassungsfähigkeiten, Verwandtschaftsbeziehungen und evolutionäre Entwicklungen. Diese Daten sollten bei weitreichenden Bewertungen und Entscheidungen im Naturschutzmanagement immer berücksichtigt werden – dafür plädiert ein internationales Team von Wissenschaftler*innen unter anderem aus Frankfurt in einer neuen Veröffentlichung im Fachjournal „Trends in Genetics“.

Die derzeitige Krise der biologischen Vielfalt hat verheerenden Folgen für das Funktionieren und die Gesundheit der Ökosysteme, das evolutionäre Erbe und das Anpassungspotenzial der Arten. Damit bedroht sie letztlich auch die Menschheit. Obwohl die genetische Vielfalt seit langem als grundlegend für alle Ebenen der biologischen Organisation – von Individuen, Populationen und Arten bis zu Gemeinschaften und Ökosystemen – anerkannt sei, werde die Genomik bei der Bewertung der biologischen Vielfalt und bei Erhaltungsmaßnahmen häufig vernachlässigt, argumentieren die Wissenschaftler*innen in ihrem Artikel. Gründe sehen sie in einer begrenzten Wissensübermittlung, eingeschränkter interdisziplinärer Zusammenarbeit und dem Fehlen entsprechender internationaler Vorgaben.

Um die zahlreichen Vorteile und Einsatzmöglichkeiten genomischer Daten aufzuzeigen, gibt das Team einen Überblick über die wichtigsten Ansätze und Anwendungen der Biodiversitätsgenomik. Während sich etwa mittels des sogenannten DNA metabarcodings die Biodiversität ganzer Ökosysteme analysieren lässt, kann die Detailtiefe bei der Untersuchung einzelner Lebewesen an die jeweilige Fragstellung beim Artenschutz angepasst werden.

„So kann zum Beispiel anhand genomischer Daten die Fähigkeit einer Art, sich an wandelnde Umweltbedingungen anzupassen, viel realistischer ermittelt werden. Auch für das Naturschutzmanagement wichtige Parameter wie Inzucht oder Genfluss, also der Austausch von genetischem Material innerhalb oder zwischen Populationen, können durch die Analysen ganzer Genome sehr verlässlich dargestellt werden. Mit unserer Veröffentlichung möchten wir vor allem bewirken, dass Forschende aus den Bereichen Naturschutz und Biodiversitätsgenomik enger zusammenarbeiten, um eine neue Ära der Naturschutzgenomik im Anthropozän einzuläuten – dem Zeitalter, in dem der Mensch zu einem der wichtigsten Einflussfaktoren auf die biologischen, geologischen und atmosphärischen Prozesse auf der Erde geworden ist“, erläutert Dr. Kathrin Theissinger, Wissenschaftlerin bei der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung sowie am hessischen LOEWE-Zentrum für Translationale Biodiversitätsgenomik (LOEWE-TBG) und eine der Erstautor*innen der Veröffentlichung.

Besonders zuverlässigen Einblick geben laut der Forschenden die Daten aus Referenzgenomen, also umfassend analysierten Erbgutinformationen einer Art. „Es is wichtig, dass Referenzgenome für zahlreiche Arten aus dem gesamten Baum des Lebens gut verfügbar und nutzbar werden. Dieser Schatz an Daten wird entscheidend dazu beitragen, die biologische Vielfalt unserer Erde zu bewerten, zu erhalten oder wiederherzustellen“, betont Miklós Bálint, Professor für Funktionale Umweltgenomik bei Senckenberg, der Universität Gießen und LOEWE-TBG. „Für das Ziel, die genomischen Grundlagen dieser Vielfalt zu entziffern und zu verstehen, bieten Senckenberg und das LOEWE-Zentrum TBG exzellente Bedingungen, besonders auch für die Erstellung von Referenzgenomen unterschiedlichster Arten.“

Um diese bereitzustellen, haben sich in den vergangenen Jahren Konsortien gebildet. Zu ihnen zählt die Initiative des European Reference Genome Atlas (ERGA), dessen Mitglieder ebenfalls an dem Artikel beteiligt sind. Das ERGA-Konsortium hat es sich zum Ziel gesetzt, eine transdisziplinäre und grenzüberschreitende Gemeinschaft von Expert*innen zu bilden. ERGA ist der offizielle paneuropäische Zweig des Earth BioGenome Project, einer weltweiten 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.