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Barcoding - 10 Gründe

Formuliert beim Gründungstreffen des Consortium for the Barcode of Life (CBOL)

1.Es kann mit kleinsten Fragmenten gearbeitet werden

2. Es können alle Stadien der Entwicklung untersucht werden

3. Es kann zwischen Spezies unterschieden werden, die sich sehr ähneln

4. Reduktion von Zweideutigkeit, Schaffung eines eindeutigen Referenzsystems

5. Weiterentwicklung der taxonomischen Kenntnisse

6. Erkennung von Arten wird für mehr Menschen möglich

7. Der Weg zur Entwicklung eines elektronischen Handgerätes für Feldstudien ist geebnet

8. Neue Erkenntnisse durch Barcoding helfen beim Verständnis von Stammbäumen

9. Wert biologischer Sammlungen wird deutlich, die Barcodes der hinterlegten Präparate können erstellt werden

10. Die Erfasung der biologischen Vielfalt wird gefördert

Barcoding von Pflanzen

Bei Pflanzen ist das Gen, das für die Cytochrom c-Oxidase kodiert, nicht genau so geeignet für Barcoding wie bei Tieren. Das liegt daran, dass es zu stark konserviert, ist, d.h. die Mutationsrate ist zu gering. Die Suche nach Alternativen gestaltete sich schwierig. Über mehrere Jahre hinweg wurden etwa zehn verschiedene DNA-Abschnitte von diversen Forschungsgruppen weltweit untersucht und diskutiert. Für eine sichere Identifikation von Arten genügt nicht unbedingt eine DNA-Region, daher erhält man nur sichere Ergebnisse, wenn zwei Abschnitte untersucht werden. Für die Suchmaschine in BOLDSYSTEMS können die Gene matK und rbcL abgeglichen werden.

Wenn man die Basenfolge des Gens matK von Cattleya forbesii farbig darstellt, erhält man folgenden Barcode:

Barcoding von Tieren

Für Barcoding bei Tieren liefert das mitochondriale Gen, welches das Protein Cytochrom c-Oxidase I kodiert, sichere Ergebnisse. Mitochondrien verfügen über eigene DNA. Diese ist nicht an der im Zellkern stattfindenden Meiose beteiligt, daher findet kein Austausch von mütterlichen und väterlichen Erbinformationen statt. Aus diesem Grund bleibt die mitochondriale DNA höher konserviert und die Unterschiede bei den Tierarten sind nur über die evolutionäre Mutationsrate festgelegt. Je nach Energiebedarf der Zelle können bis zu 1000 Mitochondrien pro Zelle vorliegen. 

Die Cytochrom c-Oxidase ist ein an der Atmungskette beteiligtes Protein. Die Zellatmung ist ein Stoffwechselvorgang, durch den Zucker, aber auch Fette und Proteine, mithilfe von Sauerstoff in ATP (=Adenosintriphosphat) umgewandelt werden. Dieser komplexe chemische Prozess wird grob in die drei Stoffwechselwege Glykolyse, Citratzyklus und Atmungskette unterteilt. Während die Glykolyse im Cytoplasma lokalisiert ist, sind der Citratzyklus und die Atmungskette auf die Mitochondrien beschränkt.

Datenbank BOLDSYSTEM

Es werden verschiedene Service-Bereiche angeboten:

Databases: Eine Sammlung von Datenbanken mit barcoding-relevanten Informationen, die nach verschiedenen Kriterien durchsucht werden können. Hier werden auch eine Literaturdatenbank und eine Auflistung von Primern bereitgestellt.

Taxonomy: Ein Taxonomy-Browser listet die bereits analysierten Arten nach der Linnéschen Systematik. Ihre Standorte sind kartiert und die Sequenzen der barcoding-relevanten Gene sind hinterlegt.

Identification: Hier können ermittelte Sequenzen durch eine Suchmaschine mit den allen bereits bekannten Sequenzen von Arten abgeglichen werden.