Ludwig-Maximilians-Universität München
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Antarktische Schwämme

Schnelle Identifizierung mit Gen-Etiketten

München, 25.06.2015

LMU-Wissenschaftler haben DNA-Erkennungssequenzen antarktischer Schwämme analysiert und neue Einblicke in deren Artenvielfalt und Evolutionsgeschichte erhalten.

Antarktische Schwämme im Rossmeer. Bild: DTIS camera, IPY-CAML project, National Institute of Water and Atmospheric Research, New Zealand

Antarktische Schwämme sind ein wichtiger Bestandteil der Lebensgemeinschaften am Boden antarktischer Ozeane. Mit ihrem Skelett und ihren zahlreichen Hohlräumen bieten sie vielen anderen Meeresbewohnern Halt und Schutz. „Trotz ihrer großen ökologischen Bedeutung wurden antarktische Schwämme noch nie mithilfe moderner molekularer Methoden untersucht, die eine schnelle und eindeutige Identifizierung zulassen und einen tieferen Einblick in die Evolution ermöglichen“, sagt Professor Gert Wörheide (Lehrstuhl für Paläontologie und Geobiologie der LMU), der mit seinem Team nun erstmals eine umfassende Analyse genetischer Erkennungssequenzen von Schwämmen des antarktischen Rossmeers durchführte. Über ihre Ergebnisse berichten die Wissenschaftler im Fachmagazin PLOS ONE.

Bisher sind etwa 350 Schwammarten bekannt, die in den Meeren rund um die Antarktis leben. Viele von ihnen sind endemisch, kommen also nur hier vor. Den Anstoß für die Entwicklung so vieler endemischer Arten gab wohl die Isolation der Antarktis, die sich bereits vor 140 Millionen Jahren vom Urkontinent Gondwana abspaltete. Die Abkühlung des Klimas und die Entstehung des kalten Zirkumpolarstroms isolierten die antarktische Flora und Fauna zusätzlich und setzten vermutlich eine weitere Spezialisierung in Gang. „Untersuchungen zur Evolutionsgeschichte und zur Ökologie dieser Schwämme sind bisher dadurch erschwert, dass es nur für zwei Prozent aller antarktischen Schwämme DNA-Daten gibt“, sagt Dr. Sergio Vargas, Erstautor der Studie.

Tropische Vielfalt in kalten Gewässern

Wörheides Team hat nun zum ersten Mal ein DNA-Barcoding für antarktische Schwämme durchgeführt. Bei dieser Methode werden kurze DNA-Erkennungssequenzen analysiert, deren Abfolge der Basenpaare analog den Strichcodes auf etwa Lebensmittel-Etiketten eine bestimmte Art charakterisieren, die so eindeutig identifiziert werden kann. DNA-Barcodes erlauben daher eine zuverlässigere und schnellere Identifizierung. Die Unterschiede zwischen verschiedenen Barcodes liefern zudem Hinweise auf das Verwandtschaftsverhältnis verschiedener Arten.

Das DNA-Barcoding zeigte, dass antarktische Schwämme höchst vielfältig sind und einen genauso großen Artenreichtum aufweisen wie tropische Schwammgemeinschaften. Die Genanalysen deuten darauf hin, dass sich die Schwämme in der Antarktis weitgehend isoliert entwickelten. Vermutlich haben sie gemeinsame Vorfahren, die zur Zeit des Riesenkontinents Gondwana lebten. Einige Arten antarktischer Schwämme kommen rund um die gesamte Antarktis vor. Über die genetischen Verbindungen zwischen diesen Arten ist bisher fast nichts bekannt. „Unsere Ergebnisse erlauben nun, eine Bibliothek von DNA-Barcodes anzulegen und so vergleichende Studien anzustellen. So können wir untersuchen, ob diese Exemplare tatsächlich zur selben Art gehören, oder ob sie in Wirklichkeit zahlreichen lokalen Arten entstammen“, sagt Wörheide. „Diese Information ist wichtig für den Schutz und das Management der marinen Ressourcen rund um diesen einzigartigen Kontinent, der den Bedrohungen des globalen Klimawandels ausgesetzt ist“.
PLOS ONE 2015                       göd