Das DNA-Barcoding-Gen

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Rund 650 Basenpaare lang ist die CO1-Gen-Sequenz
 

Besonders geeignet für die Gen-Identifikation von Tieren ist das so genannte CO1-Gen (Cytochrom c Oxidase 1), welches sich in den Mitochondrien, den Kraftwerken der Zelle, befindet. Es ist in allen Tierarten vorhanden, unterscheidet sich jedoch von Art zu Art und ist somit für jede Art einzigartig. Für das DNA-Barcoding wird ein kurzer, nur 658 Basenpaare langer Abschnitt verwendet, der leicht und schnell entziffert werden kann.

Eine DNA-Barcode-Sequenz setzt sich aus einer individuellen Abfolge der vier Buchstaben A, G, T, C (die vier Nukleinsäuren Adenin, Guanin, Thymin, Cytosin) zusammen. Das Bild einer solchen Sequenz erinnert sehr an den Strichcode auf Lebensmittelverpackungen, daher der Name DNA-Barcode.

Eine Besonderheit des Barcoding-Gens ist zudem, dass es nur über weibliche Tiere weitervererbt wird, weil es nicht im Zellkern, sondern in den Mitochondrien vorkommt. Diese werden bei der sexuellen Paarung nicht zwischen den Partnern ausgetauscht, sondern nur vom Weibchen wie in einer Klonlinie direkt weitergegeben. Männchen tragen das CO1-Gen allerdings auch und können damit ebenfalls „gebarcodet“ werden.

Analyse der Sequenz und deren Grenzen

Phaenogramm

Das Phänogramm sortiert Individuen nach deren genetischer Ähnlichkeit.

Bei der Genanalyse im DNA-Barcoding wird der Abstand zur nächsten Population, entsprechend den DNA-Unterscheiden, in Prozent angegeben. Das Ergebnis wird als Baum (Phänogramm) dargestellt, wobei jeder Baumast einem einzelnen Individuum entspricht. Aus der Lage der Äste lässt sich die genetische Ähnlichkeit der Arten zueinander erkennen.

Zunächst stellen die Barcoding-Daten damit keine Verwandtschaften dar, sondern zeigen nur Ähnlichkeiten zwischen Einzelindividuen auf. Dies ist ausreichend, um auch nah verwandte Arten gegeneinander abzugrenzen. Es ist jedoch auch möglich, aus den Barcoding-Daten mit einem entsprechenden Programm eine phylogenetische Analyse durchzuführen. Diese zeigt dann, basierend auf dem CO1-Gen, die Verwandtschaftsbeziehungen zwischen den untersuchten Arten.

Zuverlässige Aussagen zur Phylogenie in der höheren Taxonomie (Familie, Ordnung etc.) durch das CO1-Gen sind allerdings beschränkt, weil der untersuchte Genabschnitt sehr kurz ist. Hier sollten für aussagekräftige Ergebnisse möglichst mehrere Gene und vor allem auch Kerngene untersucht werden.