Phylogenomische Analysen archivierter DNS

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Hofreiter, seit 6/2019
• Fachliche Zuordnung: Evolution, Anthropologie ; Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung ; Ökologie und Biodiversität der Tiere und Ökosysteme, Organismische Interaktionen ; Systematik und Morphologie der Tiere
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 351649567

Museale Sammlungen weltweit beherbergen Millionen von Präparaten, die als Referenzen diverser Forschungsbereiche dienen. Zur Fixierung vieler Präparate wird oft Formaldehyd eingesetzt. Während die Fixierung und anschließende Konservierung der Proben dem Erhalt von morphologischen Merkmalen dienen, nimmt die DNS der Proben großen Schaden, da Formaldehyde Quervernetzungen sowohl zwischen DNS Strängen als auch zwischen DNS und Proteinen erzeugen. Diese Quervernetzungen verhindern sowohl die Amplifikation als auch Sequenzierung der DNS mit allen gängigen Methoden. Zusätzlich wird die DNS durch die Konservierung durch Depurination degradiert, was zu einer starken Fragmentierung führt. Aus diesen Gründen sind sich DNS Proben von archivierten Präparaten (arcDNA) und historischen Proben (aDNA) sehr ähnlich. In diesem Projekt wollen wir das aktuelle Wissen um formaldehyd-spezifische Behandlungen von fixiertem Material mit aDNA Extraktionsprotokollen kombinieren, um sehr kurze DNS Stücke (unter 100 Basenpaaren Länge) zu erfassen. Diese Kurzfragmente müssen in eine DNS Bibliothek eingebracht werden, wobei eine Erstellung aus einzelsträngiger DNS der derzeit vielversprechendste Ansatz ist. Die Bibliothek kann dann direkt sequenziert werden oder aber weutere Schritte unternommen werden, um beispielsweise durch Hybridisierung bestimmte Loci aus der Bibliothek zu fischen. Wir werden diese Technik nutzen, um das mitochondriale Genom sowie phylogenetisch informative nukleäre Loci zu sequenzieren. Unser Ziel ist, ein Protokoll zu erstellen, das nicht nur kosteneffizient, sondern auch universell einsetzbar ist. Nach einer erfolgreichen Testphase werden wir dieses Protokoll beispielhaft auf musealen Proben von tiefseelebenden Laternenhaien anwenden. Diese Haie sind ein hervorragendes Beispiel für seltene Arten, die in ihrer natürlichen Umgebung schwer zugänglich sind und deswegen für molekulare taxonomische und phylogenetische Analysen nur bedingt zur Verfügung stehen. Hier ist DNS von Museumspräparaten von größtem Nutzen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1991: Taxon-OMICS: Neue Herangehensweisen zur Entdeckung und Benennung von Arten und Biodiversität
• Ehemaliger Antragsteller: Dr. Nicolas Straube, bis 6/2019