Mit 'Museomics' die Taxonomie wiederbeleben - eine Fallstudie an Wurmmollusken

• Antragstellerin: Dr. Katharina Jörger
• Fachliche Zuordnung: Systematik und Morphologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 318346654

Naturkundliche Sammlungen beherbergen Belegexemplare zu nahezu allen bekannten Arten der Erde und bilden eine wertwolle Informationsquelle zur raum-zeitlichen Entwicklung der Biodiversisität. Trotz erfolgreicher Pionierstudien zum Einsatz von 'Next Generation Sequencing' (NGS) an Museumsmaterial ('museomics'), denen es gelang ganze mitochondriale Genome sowie konservierte Bereiche des nukleären Genoms aus über 150 Jahre altem Typenmaterial zu gewinnen, bleiben die genetischen Ressourcen dieser Sammlungen weitgehend ungenutzt. Für einige systematische Gruppen bietet dies allerdings die einzige Möglichkeit, molekulare Datensätze ohne das Risiko einer taxonomischen Parallelwelt zu generieren: z.B. wenn Nachsammlungen nicht möglich sind oder neue Exemplare nicht zweifelsfrei bestehenden Arten zugeordnet werden können. Die Furchenfüßer (Solenogastres) sind eine kleine, wenig erforschte Molluskenklassen, der eine Schlüsselrolle für das Verständis der frühen Mollusken-Evolution zukommt. Durch ihre überwiegende Verbreitung in der Tiefsee ist ihre Diversität noch großteils unbekannt. Aufgrund ihrer sprerrigen Taxonomie und äußerlich kryptischen Erscheinung bleibt ihr Beitrag zum besseren Verständis der biologischen Interaktionen in der Tiefsee bisher ungenutzt. Die beantragte Studie wird durch einen erweiterten museomics-Ansatz der DNA Hybridisierung gezielt mitochondiale Marker (idealer Weise ganze Genome) und eine Auswahl an orthologen, konservierten Elementen des nukleären Genoms aller 264 validen Solenogaster-Arten von Typenmaterial anreichern und sequenzieren. Mit Hilfe des gewonnen Datensatzes wird die etablierte Taxonomie kritisch überprüft indem zahlreiche schnell evolvierende Gene mit verschiedenen stammbaumbasierten- oder distanzbasierten Ansätzen der molekularen Artabgrenzung vergleichend analysiert werden. Im Falle von widersprüchlichen Signalen zwischen molekularen und morphologischen Daten werden wir die Mikroanatomie im histologischen und ggf. ultrastrukturellen Detail nachbearbeiten. Ergebnisse dieser intergrativen Artabgrenzung werden durch eine umfassende phylogenomische Studie aller Solenogaster-Arten vervollständigt und abschließend in eine rundum erneuerte Taxonomie und Systematik dieser Wurmmollusken-Klasse eingehen. Diese Studie wird als Modellstudie fungieren, wie die Taxonomie einer Großgruppe, die weder durch traditionelle Morphologie noch durch einfaches Barcoding verlässlich erschlossen werden kann, durch genomische Daten effektiv und kostengünstig zu stabilisieren ist. Auch wird gezeigt wie genomische Daten großflächig in das Linnésche System integriert werden können. Dadurch wird eine multi-loci Barcoding-Bibliothek dieser Tiefsee-Mollusken etabliert, die diese Gruppe für zuküftige Forschung zugänglicher macht. Die erste phylogenomische Stammbaumhypothese wird einen fundierten Beitrag zum Verständis der Evolution der Solenogastres liefern und neue Erkenntnisse zur Mollusken Evolution im Allgemeinen ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen