The potential of 'museomics' to revitalize taxonomy - a case study on aplacophoran Mollusca
Final Report Abstract
Die Furchenfüßer (Solenogastres) bilden eine wenig erforschte Klasse wurmförmiger und meist winziger Weichtiere, die v.a. in der Tiefsee verbreitet sind. In diesem Projekt wurden die Proben aus mehreren Tiefsee-Expeditionen in den Nordwestpazifik aufgearbeitet und mithilfe eines integrativen taxonomischen Ansatzes die Diversität der gefundenen Wurmmollusken charakterisiert. So konnten neue und weitverbreitete Arten formal beschrieben werden und die nun publizierten molekularen Barcodes der nordwestpazifischen Solenogastres liefern die Grundlage für eine schnellere und verlässlichere Identifikation neuer Proben in der Zukunft. Im Zuge genetischer Analysen wurden weite bathymetrische, wie Tiefsee-Gräben überspannende Verbreitungen einzelner Arten aufgezeigt und erstmals auch diese Tiergruppe in hadalen (> 6000 m) Tiefseegräben nachgewiesen. Die entstandene interne Phylogenie der Solenogastres ist kongruent mit ersten phylogenomischen Analysen der Aplacophora und liefert neue Einblicke in die Evolution dieser Tiefseebewohner, sowie erste Hinweise auf Probleme in der bisherigen Morphologie-basierten Systematik. Leider ist es bisher nicht gelungen auch ältere Museumsproben in die genetischen Analysen mit einzubeziehen. Versuche bestehende Protokolle der „ancient-DNA“-Extraktion im Reinstlabor auf diese Mikromollusken anzupassen, lieferten bisher keine verlässlichen und reproduzierbaren Ergebnisse (auch nicht in Kombination mit Genomamplifikation und Illumina Sequenzierung) zur Etablierung eines „museomics“-workflows, der sich bedenkenlos auf wertvolles Typenmaterial anwenden ließe. Dabei erscheinen weniger die Unterschiede zwischen den verschiedenen getesteten Protokollen von zentraler Bedeutung für den Extraktionserfolg als die zu geringe Ausgangsmenge an Gewebe und die teils offenbar schlechte Fixierung in dem für Solenogastres dominanten Konservierungsmedium Alkohol. Unseren Vergleichsstudien mit anderem Mollusken-Museumsmaterial, das größere Input- Gewebemengen erlaubte, deuten außerdem darauf hin, dass weniger das Alter der fixierten Probe (aus einer Museums-Probe von 1895 konnte erfolgreich DNA extrahiert und sequenziert werden), die Gewinnung genetischer Daten behindert, als die mangelnde Qualität des Fixiermediums Alkohol bzw. mögliche Zusatzstoffe, die DNA entweder extrem stark degradieren oder „verkleben“. Es bleibt zu hoffen, dass die extrem schnellen Fortentwicklungen und Sensibilisierungen molekular-genetischer Methoden und die gemeinsamen Fortschritte der Systematiker in der Erschließung der genetischen Ressourcen naturhistorischer Sammlungen wieder neue Impulse liefern für innovative Ansätze auch nass-fixierte Micro-Invertebraten genetisch zu analysieren.
Publications
- (2017) Abyssal Solenogastres (Mollusca, Aplacophora) from the Northwest Pacific: Scratching the surface of deep-sea diversity using integrative taxonomy. Frontiers in Marine Science 4(410)
Bergmeier FS, Brandt A, Schwabe E, Jörger KM
(See online at https://doi.org/10.3389/fmars.2017.00410) - (2017) First insights into the Solenogaster diversity of the Sea of Okhotsk with the description of a new species of Kruppomenia (Simrothiellidae, Cavibelonia). Deep Sea Research Part II
Ostermair L, Brandt A, Haszprunar G, Jörger KM, Bergmeier FS
(See online at https://doi.org/10.1016/j.dsr2.2017.12.008) - (2017) Working with old, wet micromollusc material: Advances in solenogaster “museomics”. 3rd BioSyst.EU meeting, Gothenburg, Sweden
Jörger KM, Bergmeier FS, Kocot K, Poustka A, Schrödl M, Wiechmann I, Brachmann A
(See online at https://doi.org/10.1371/journal.pone.0238992) - (2019) Of basin, plains, and trenches: Systematics and distribution of Solenogastres (Mollusca, Aplacophora) in the Northwest Pacific. Progress in Oceanography 178 (102187)
Bergmeier FS, Haszprunar G, Brandt A, Saito H, Kano Y, Jörger KM
(See online at https://doi.org/10.1016/j.pocean.2019.102187)
