Interview: So wollen Forscher die Gene aller Arten entschlüsseln

Beim Earth Biogenome Project wollen Forscher die Genome jeder Art auf der Erde identifizieren. Aber wie soll das gehen? Der Genetiker Stephen Richards von der University of California (UCDavis) erklärt, wie dieses gigantische Vorhaben realisiert wird

Vor sechzehn Jahren verkündeten Genetiker erstmals, das Genom des Menschen, also die Gesamtheit der in den Chromosomen gespeicherten Erbinformationen, entschlüsselt zu haben. Das Human Genome Project war zu seiner Zeit ein Projekt von bisher unerreichter Größenordnung. Drei Milliarden Gene wurden dafür entziffert und in Reihenfolge gebracht. Jetzt startet mit dem Earth Biogenome Project (EBP) ein noch größeres Vorhaben. Dafür sollen die Genome jeder eukaryotischen Spezies – also aller Tiere, Pflanzen, Pilze und Einzeller mit Zellkern – innerhalb der nächsten zehn Jahre sequenziert und veröffentlicht werden. Diese Daten kommen nicht nur medizinischen und technischen Entwicklungen zugute, sondern können auch zum Erhalt der Biodiversität beitragen. Der Genetiker Stephen Richards von der kalifornischen UCDavis, der das EBP an der Seite des Evolutionsprofessors Harris Lewin zum Laufen bringt, erklärt, wie es realisiert werden soll.

Stephen, wie kam es zur Idee für das Earth Biogenome Project?

Als Genetiker, der viel mit Insekten arbeitet, hat es mich immer gestört, wie viele Wissenschaftler keine Forschung betreiben können, weil dieses oder jenes Genom nicht vorhanden ist. Das verlangsamt die Arbeit ungemein. Wir haben immer nur je nach Bedarf ein Genom nach dem anderen entschlüsselt, bis wir uns irgendwann gefragt haben, warum machen wir nicht alle Arten auf einmal?

Das klingt nach einem unfassbar aufwendigen Vorhaben …

Mir war am Anfang auch nicht klar, dass es gar nicht so viele Spezies auf dem Planeten gibt. Beschrieben sind gerade mal 1,5 Millionen. Zählt man die dazu, die noch nicht entdeckt worden sind, kommen wir vielleicht auf acht Millionen. Verglichen mit den geplanten Präzisionsmedizin-Projekten in den USA, bei denen Millionen einzelne menschliche Genome sequenziert werden sollen, sind diese Zahlen nicht besonders hoch. Die Sequenzierungstechnologien sind seit dem Humangenomprojekt sehr viel besser und günstiger geworden. Eine entsprechende Maschine kann etwa 100 Exemplare gleichzeitig verarbeiten. Automatisierte Sequenzierungslabore gibt es schon jetzt überall auf der Welt. Das menschliche Genom hat damals etwa vier Milliarden Dollar gekostet und wir schätzen, die Gesamtheit der Arten heute für die gleichen Kosten entschlüsseln zu können.

Hier tummeln sich die meisten Spezies: Im Amazonas-Regenwald sind über 400 Säugetierarten, fast 1.300 Vogalarten, über 3.000 Fischarten, Millionen Insektenspezies und zigtausend Pflanzenarten beheimatet – ©Fotos593/Shutterstock.com

Und wie kommen Sie an die DNA-Proben?

Das ist der schwierige Teil dieses Projektes. Wir hoffen, dass so viele Länder wie möglich zur Sequenzierung der Arten beitragen. Das Vereinigte Königreich war als Erstes dabei. Die britische Wellcome Foundation hat sich dazu bereit erklärt, die Sequenzierung von 66.000 Spezies zu finanzieren.

Eine Möglichkeit an DNA zu kommen, ist von Naturkundemuseen. Zwar sind die Exemplare dort nicht immer von bester Qualität, aber Proben in Ethanol sind gut geeignet. Botanische Gärten sind ideale Quellen für pflanzliche DNA – allein die Londoner Kew Gardens haben Material von 80 bis 90 Prozent aller beschriebenen Pflanzenarten. Man kann auch in Zoos gehen. Es gibt schätzungsweise 18.000 bekannte Vogelarten und die allermeisten davon sind irgendwo in Tierparks vertreten. Hier bräuchte man nur jeweils einen Tropfen Blut. Der letzte Schritt wäre dann, ins Feld zu gehen und Proben direkt aus der Natur zu entnehmen. Dies brauchen wir aber erst in späteren Projektphasen zu tun.

Wie kann das EBP dabei helfen Biodiversität zu erhalten?

Wenn man Biodiversität schützen will, braucht es einen Plan. Man muss wissen, was man hat und wie viel es wovon gibt. Wenn wir nur 10 bis 20 Individuen einer Art sequenzieren, können wir mit Hilfe von Populationsgenetik bestimmen, wie groß der Bestand ist. Anhand dieser Daten lässt sich bestimmen, ob eine Art Hilfe benötigt oder nicht, ob zehntausende oder nur wenige hundert Brutpaare existieren. Viele Arten sind gefährdet, weil sie aufgrund mangelnder Individuen im Umfeld Inzucht mit genetisch zu ähnlichen Partnern betreiben. Mit Hilfe genetischer Infos können wir Zuchtpläne erstellen, die die Diversität einer Population erhalten. Das alles ist aber natürlich kein Ersatz dafür, Naturschutzgebiete zu errichten und erhalten.

Verfolgt das EBP neben dem rein wissenschaftlichen Nutzen auch aufklärerische Ziele?

Mir persönlich ist die Bildungsseite des Projektes sehr wichtig. Wir alle müssen zugeben, dass wir zu viel auf Bildschirme starren. Ich glaube, viele Menschen realisieren gar nicht, wie fantastisch das Leben auf der Erde ist. Was für coole Dinge Pflanzen, Tiere und Pilze drauf haben. Ich denke, dieses Projekt kann helfen, Wissenschaftler, Schüler und jeden anderen vor die Tür zu bringen, die Augen nach unterschiedlichen Arten aufzuhalten und über unseren Planeten zu lernen. Und ich hoffe auch, dass das EBP zu einer Neubelebung des Interesses an Biodiversität an Schulen führt, wo dieses wichtige Thema oft unterrepräsentiert ist.

Mehr über das Earth Biogenome Project und wie die daraus gewonnen Daten veröffentlicht und vermarktet werden sollen, liest du in der 6. Ausgabe des greenup Magazins – ab dem 10. Mai 2019 im Zeitschriftenhandel oder in unserem Online-Shop

Die Struktur der DNA mit ihrer charakteristischen Doppelhelix entdeckten und beschrieben erstmals zwei US-amerikanische Forscher im Jahre 1953 – ©ESB Professional/Shutterstock.com

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