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DNA- und Gewebesammlung

DNA Proben von Mollusken aus Indonesien, Foto: HwaJa Götz / MfN Back to top

DNA- und Gewebesammlung

Am Museum für Naturkunde wird seit über 30 Jahren molekulargenetisch geforscht und es sind mittlerweile mehr als 30.000 DNA-Proben quer durch das Tierreich im Bestand. Die größten Sammlungen mit jeweils mehr als 5.000 Proben stammen von Wirbeltieren (v.a. Amphibien und Säugetieren) sowie Mollusken und Arthropoden (überwiegend Insekten, aber auch Krebstiere). Diese Sammlungen erfordern einen höheren technischen Aufwand verglichen mit den bisher üblichen Trocken- oder Nasspräparaten, da sowohl Gewebe als auch DNA bei -20 bis -80 °C gelagert werden müssen, gelegentlich wird dafür auch flüssiger Stickstoff (-196 °C) verwendet. Zur langfristigen Sicherung dieser Bestände stehen gegenwärtig drei Tiefkühlschränke mit -80 °C zur Verfügung, die Erfassung der Proben in einer Datenbank soll einen schnellen Zugriff und die internationale Verfügbarkeit des Materials garantieren. Komplementiert wird diese DNA-Sammlung durch eine ca. 3.000 Proben umfassende Gewebesammlung, die vorwiegend bei -20 bis -30 °C gelagert wird.

Digitalisierung

Das Museum für Naturkunde Berlin hat einen Teil seiner DNA Sammlung für das Global Genome Biodiversity Network Portal (GGBN) zugänglich gemacht. Im ersten Schritt wurden etwa 50 % der über 20.000 Weichtier-DNA Proben bereitgestellt. In naher Zukunft sollen insgesamt mehr als 45.000 Proben in das Portal übertragen werden, darunter hauptsächlich Daten von Fröschen, Fledermäusen und Heuschrecken, aber auch einige tausend Krebstiere und Brachiopoden.

Geschichte

Die Erforschung von Biodiversität erfolgt seit gut zwei Jahrhunderten nahezu ausschließlich durch die Untersuchung morphologischer Merkmale an konservierten Organismen. Seit den 1960er Jahren gab es erste Ansätze zur direkten Einbeziehung molekulargenetischer Informationen. Zunächst durch die Analyse von Eiweißen, insbesondere sogenannten Allozymen, bis schließlich 1990 die direkte Entschlüsselung von DNA-Sequenzen eine Standardmethode in der Systematik und Evolutionsforschung wurde.

Deshalb wurde für entsprechende Studien meist frisch aufgesammeltes Material verwendet, was die Notwendigkeit nach sich zog, die klassischen Sammlungen, um zwei Komponenten zu ergänzen: Gewebesammlungen für die spätere DNA-Gewinnung und die eigentlichen DNA-Sammlungen. Diese Sammlungen erfordern einen höheren technischen Aufwand verglichen mit den bisher üblichen Trocken- oder Nasspräparaten.

2006 wurde am Museum für Naturkunde ein „cold archive“ eingerichtet. Gewebeproben werden in 96 % Alkohol bei -20 °C gelagert, um sie für zukünftige DNA-Analysen verwenden zu können. Die Lagerung dieser Proben dient letztlich der Archivierung von Erbsubstanzen für molekulargenetische Analysen und ist Teil einer mehr als nur virtuellen Gen-Bank der Zukunft.

Forschung

Fortschritte bei den Methoden zur DNA-Gewinnung aus Gewebe wie auch v.a. die Etablierung einer neuen Generation von Sequenzierautomaten (next generation sequencing, NGS) seit 2006 ermöglicht nun auch verstärkt, die DNA sehr alter Exemplare aus den klassischen Museumsammlungen mit vergleichsweise geringem Aufwand zu analysieren. Um diese wichtige Zukunftstechnologie für die umfangreichen historischen Sammlungen des Museums nutzen zu können, ist das Museum ein Gründungsmitglied des Berlin Consortium for Genomics in Biodiversity Research (BeGenDiv) geworden, an dem fünf weitere Institutionen und Universitäten in Berlin und Brandenburg beteiligt sind. Dies ermöglicht quasi eine Reise in die genetische Vergangenheit. Dieses Konsortium wird gemeinsam die sehr ressourcenintensive Infrastruktur für die Analyse von Genomen betreiben, die sich natürlich nicht nur in der Bearbeitung von Museumsmaterial erschöpft.