AUS DEM SPIEGEL
Ausgabe 49/2009

Genom-Forschung Die Arche Haussler

Ein internationales Wissenschaftlerteam will die Genome von zehntausend Wirbeltieren komplett entschlüsseln. Möglich wird das Großprojekt durch den rasanten Fortschritt in der Sequenziertechnik. Doch welche Erkenntnisse können derart gigantische Datenmengen liefern?

Corbis

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Miguel Vences sammelt Frösche. Rund 400 verschiedenartige Exemplare hat der Biologe in den vergangenen Jahren auf Madagaskar eingefangen; vor kurzem entdeckten er und sein Team gleich 130 bis dahin unbekannte Arten.

An die 20.000 Proben lagern nun in den Tiefkühltruhen in Vences' Labor an der Technischen Universität Braunschweig: Blut, Haut und Muskelgewebe. "Mir fehlen nur noch drei bekannte Arten auf der Insel", erklärt Vences, "und die leben ganz oben auf dem höchsten Berg." Deswegen muss er nächstes Jahr noch einmal los.

Auf Madagaskar gibt es viele Frösche: Rund fünf Prozent aller weltweit bekannten Arten leben dort, mitunter drängeln sich bis zu 100 unterschiedliche an einem einzigen Flusslauf. Neben seiner Sammlung von Madagaskar-Fröschen hat Herpetologe Vences auch noch Froschkonserven aus verschiedenen Regionen Afrikas im Kühlfach.

Das macht den Forscher zum begehrten Teilnehmer an einem internationalen Großprojekt: Ein Trupp von Zoologen, Evolutionsforschern, Bioinformatikern und Museumsmitarbeitern aus aller Welt will die Genome von nicht weniger als 10 000 Wirbeltierarten (Vertebraten) entschlüsseln, darunter Hunderte Amphibien. Einige der Froschproben wird Vences beisteuern. Er ist der einzige deutsche Forscher, der an dem Projekt teilnimmt.

"Genome 10K" nennen die Initiatoren um David Haussler, Bioinformatiker an der University of California in Santa Cruz, ihr ehrgeiziges Vorhaben. Im April haben sie begonnen, in Forschungslabors, Zoologischen Gärten und naturkundlichen Sammlungen weltweit Proben zusammenzusuchen - mehr als 16.000 mögliche Kandidaten haben sie seither aufgelistet: Gewebestückchen von Vögeln, Fischen, Säugern, Amphibien und Reptilien, manche bereits ausgestorben, andere kurz davor.

"Wir haben die Möglichkeit, Evolution in Aktion zu beobachten"

Die Tierproben sollen demnächst alle einen Qualitäts-Check durchlaufen und sich dann, sorgfältig verpackt und mit vollständigen Einfuhrpapieren versehen, auf den Weg in die USA machen, zu Projektchef Haussler nach Santa Cruz.

Noch ist nicht sicher, welche Arten am Ende tatsächlich im Probenpool landen. "Auf jeden Fall möchte ich Tiere dabeihaben, die wirklich außergewöhnlich sind", erklärt Haussler, "zum Beispiel die Brückenechsen." Die uralte Reptiliengattung lebt in Neuseeland und gilt als lebendes Fossil.

Die Forscher erhoffen sich nichts Geringeres als einen ganz neuen Blick auf die Entstehung der Arten, eine Art Darwin 2.0: Welche genetischen Mechanismen ließen aus einem gemeinsamen Vorfahren aller Wirbeltiere, der vor etwa 500 bis 600 Millionen Jahren lebte, die heutige Artenvielfalt entstehen? Welche Anpassungen bewirkten, dass heutige Wirbeltiere Tiefsee und Polargebiete ebenso bevölkern wie Hochgebirge und Regenwald? Wie entwickelten sich hochspezialisierte Strukturen wie beispielsweise Zähne, Knorpel und Knochen?

"Mit diesem Projekt haben wir die Möglichkeit, Evolution in Aktion zu beobachten", schwärmt Haussler. "Die DNA heutiger Tierarten ist der Schlüssel zum Verständnis großer Veränderungen in der Vergangenheit - etwa der Entwicklung des vierkammerigen Herzens oder der faszinierenden Architektur von Flügeln, Flossen oder Armen."

Welche DNA-Abschnitte sind bei allen Tieren gleich, welche haben sich im Lauf der Artentwicklung verändert, verdoppelt, verkürzt? Welche Regionen sind für wichtige Proteine verantwortlich, welche nichts als Erbgut-Müll? "Die Evolution der Wirbeltiere zu verstehen ist eine der größten Detektivgeschichten in der Wissenschaft", sagt Haussler.

Immer schnellere Sequenziertechniken machen es möglich

Anhand von Fortpflanzungs- und Anpassungsstrategien, die verschiedene Tierarten im Laufe der Evolution unabhängig voneinander, aber mit ähnlichem Ergebnis entwickelt haben, wollen die Genome-10K-Wissenschaftler die Hypothese testen, ob ähnliche Eigenschaften sich stets auf ähnlichen DNA-Abschnitten wiederfinden. Im Genom ausgestorbener Arten wollen sie nach Merkmalen fahnden, die sie womöglich im Überlebenskampf scheitern ließen. "Wir werden eine genomische Arche für bedrohte Arten schaffen", tönt Initiator Haussler.

Angesichts der Datenflut, die der gewaltige Genom-Zoo liefern würde, erscheinen die anderen großen Entschlüsselungsprojekte fast schon kläglich: Neben dem menschlichen Erbgut im Human-Genom-Projekt wurden inzwischen auch die Erbinformationen von rund 30 Säugern und 24 weiteren Wirbeltieren analysiert. Für die erste Rohfassung des Human-Genoms brauchten die Forscher zehn Jahre. Kosten: rund 300 Millionen US-Dollar.

Genome 10K soll ungleich schneller sein - und billiger. Nach rund fünf Jahren könnten die Sequenzanalysen abgeschlossen sein, rund 50 Millionen Dollar sollen sie kosten.

Möglich ist dies nur dank der rasanten Fortschritte bei der Sequenziertechnik. Modernste Erbgut-Lesegeräte arbeiten schon heute 100-mal schneller als früher übliche Verfahren, zugleich sinken die Kosten rapide. Noch sprengen sie den Rahmen des Projekts - so schlug etwa die Sequenzierung des Kabeljau-Genoms in diesem Jahr noch mit 500.000 Dollar zu Buche. Doch die Forscher hoffen, dass die Kosten in naher Zukunft weiter schrumpfen. Schon 2003 hat Sequenzier-Papst Craig Venter einen Preis für denjenigen ausgelobt, der es schafft, ein komplettes Menschen-Genom für nur 1000 US-Dollar auszulesen.



insgesamt 15 Beiträge
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Seite 1
e.schw 03.12.2009
1. "Primitiv" und doch komplex...
Zitat von sysopEin internationales Wissenschaftlerteam will die Genome von 10.000 Wirbeltieren komplett entschlüsseln. Möglich wird das Großprojekt durch den rasanten Fortschritt in der Sequenziertechnik. Doch welche Erkenntnisse können derart gigantische Datenmengen liefern? http://www.spiegel.de/spiegel/0,1518,664023,00.html
Das könnte für die Darwinisten zum Eigentor werden. Denn auch wenn das äußere Erscheinungsbild (Phänotyp) der Arten auf den ersten Blick einfache Genome vermuten lassen, ist es in Wirklichkeit oft anders. Die Zahl der Gene einer ganzen Reihe von Pflanzen und Tieren deckt sich nicht mit dem Evolutionsschema. Doch ich befürchte, die flexiblen Evolutionisten "erklären" auch das in ihrem Sinne.
Reinhardt Albrecht 04.12.2009
2. Eigenartiges Verständnis der wissenschaftlichen Arbeiten...
Zitat von e.schwDas könnte für die Darwinisten zum Eigentor werden. Denn auch wenn das äußere Erscheinungsbild (Phänotyp) der Arten auf den ersten Blick einfache Genome vermuten lassen, ist es in Wirklichkeit oft anders. Die Zahl der Gene einer ganzen Reihe von Pflanzen und Tieren deckt sich nicht mit dem Evolutionsschema. Doch ich befürchte, die flexiblen Evolutionisten "erklären" auch das in ihrem Sinne.
Sehr gut. Ich hoffe, dass dies neue und teils überraschenden Verwandtschaftsbeziehungen aufdeckt und eventuell auch einige neuere Thesen zur Hybridisierung empirisch verifizieren oder falsifizieren vermag Die Genomanalysen haben einzig und allein die ET nach Darwin bestätigt und zu ihrer Erweiterung beigetragen, da sie das einzige Modell ist, dass die Entwicklung des Lebens hinreichend und damit nach wissenschaftlichen Gesichtspunkten korrekt beschreibt. Da die Wissenschaft entgegen der Propaganda von einigen obskurantistischen Subjekten sich immer wieder selbst korrigiert und verbessert, sodass alle etwaigen Fehler und Lücken ausgebessert werden im Verlauf der Forschungsarbeiten ist die Neukategoriesierung z.Bsp. bei Vögeln (welche vormals ausschließlich durch die angesprochene Katergorisierung nach Phänotyp erfolgte) eine herausragende Bestätigung der Evolutionsmechanismen. Grund: Eine der Arten die für verwandt gehalten wurden aufgrund ihrer Ähnlichkeit hatten sich nur als ähnliche Anpassungen anderer Familien herausgestellt, was widerum die darwinschen Selektionsmechanismen eine noch größere Bedeutung zumisst. Die Umgebung formt das Leben und schafft zum Verwechseln ähnliche Sturkturen, weil diese in der jeweiligen Lebensnische die optimale Anpassung darstellen. Die ET ist auch schließlich kein Dogma, wie etwa die ganzen "Schöpfungsfantasien", die sich jeder empirischen Testbarkeit entziehen oder seit wann sind Wunder vorhersagbar oder jenseitiges Eingreifen beweisbar? Außerdem geht es auch ohne. Bisher ist nicht ein haltbarer Kritikpunkt vorgebracht worden.
mitchelbear 04.12.2009
3. Genom was ...Forschung?
OK - hier wird noch geforscht. Sehr forsch ausgedrückt. Als Datenbankspezialist sehe ich Parallelen: Das was man über Gene bisher (vergleichbar) weiß, ist maximal das Vorhandensein von "Tabellenfeldern" und hat diese gezählt und benamst. Die Relationen und Entitäten sind allerdings noch nicht einmal im Ansatz bekannt. Also forscht man noch in einem "frühest - Stadium", das noch ohne jeden weiteren Nutzen ist. Da allerdings einige Gene "sicher" entschlüsselt scheinen, oder wenigstens so dargestellt werden, wird hier im try & error Verfahren schon mal drauflosverdient, da das alles wahnsinnig teuer ist. Hier sehe ich die eigentliche Gefahren der Anwendung der Gentechik. Deren Anwendung und verantwortbare Aussagen sollten wirklich erst dann getan und in "bare Münzen geschlagen werden", wenn alle (ALLE) Relationen und Entitäten aufgespürt wurden. Dass das derzeit aber noch unbezahlbar und zu teuer erscheint - weil zu lange dauert bis zur Marktreife, ist auch mir klar. Wenn sich also Forscher daran machen eine Gen-Arche aufzubauen, kann das eines Tages wirklich nur hilfreich sein. Nur - kurzfristige, von Investoren und Managern erzwungene Ergebnisse werden da NIEMALS weiterhelfen - eher alles Erforschte wieder mal in ein schiefes Licht stellen.
dylanbob 04.12.2009
4. Sequenzen
Zitat von mitchelbearOK - hier wird noch geforscht. Sehr forsch ausgedrückt. Als Datenbankspezialist sehe ich Parallelen: Das was man über Gene bisher (vergleichbar) weiß, ist maximal das Vorhandensein von "Tabellenfeldern" und hat diese gezählt und benamst. Die Relationen und Entitäten sind allerdings noch nicht einmal im Ansatz bekannt. Also forscht man noch in einem "frühest - Stadium", das noch ohne jeden weiteren Nutzen ist. Da allerdings einige Gene "sicher" entschlüsselt scheinen, oder wenigstens so dargestellt werden, wird hier im try & error Verfahren schon mal drauflosverdient, da das alles wahnsinnig teuer ist. Hier sehe ich die eigentliche Gefahren der Anwendung der Gentechik. Deren Anwendung und verantwortbare Aussagen sollten wirklich erst dann getan und in "bare Münzen geschlagen werden", wenn alle (ALLE) Relationen und Entitäten aufgespürt wurden. Dass das derzeit aber noch unbezahlbar und zu teuer erscheint - weil zu lange dauert bis zur Marktreife, ist auch mir klar. Wenn sich also Forscher daran machen eine Gen-Arche aufzubauen, kann das eines Tages wirklich nur hilfreich sein. Nur - kurzfristige, von Investoren und Managern erzwungene Ergebnisse werden da NIEMALS weiterhelfen - eher alles Erforschte wieder mal in ein schiefes Licht stellen.
Das Projekt klingt sehr interessant. Natürlich kann man jetzt noch nicht absehen wohin es geht. Aber das war beim human genome Projekt auch am Anfang so. Und die Datenbanken der Genome sind frei im Internet zugänlich und helfen Forschern. Heute braucht man, wenn man an Drosophila, Maus, Zebrafisch oder Mensch forscht nur in die entsprechenden Datenbanken gehen und bekommt seine Sequenzinformation. Das beschleunigt das Arbeiten enorm, da man die Gene an denen man arbeitet nicht selbst sequenzieren muß. Wie in dem Artikel erwähnt, man muß wissen was man vergeleichen möchte.
marvinw 04.12.2009
5. Nein Danke
---Zitat--- Ein Wissenschaftlerteam plant ein gigantisches Erbgut-Projekt: ---Zitatende--- Genmanipulierte Pflanzen die derzeit in verschiedenen Bundesländern heimlich angebaut werden, reinchen uns. Nein, Danke. PS: Warum muss die Wissenschaft die Natur immer vergewaltigen und verstummeln?
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