DNA-Barcoding

Das DNA-Barcoding identifiziert Organismen, indem es eine kurze, standardisierte Genregion mit einer Referenzbibliothek von Sequenzen bekannter Arten vergleicht.

Definition

DNA-Barcoding ist die Verwendung eines oder weniger kurzer, standardisierter genetischer Marker, um ein unbekanntes Exemplar einer Art zuzuordnen, indem dessen Sequenz mit einer kuratierten Referenzdatenbank abgeglichen wird.

Scope

Dieses Thema behandelt die Grundlagen und die Praxis des DNA-Barcodings, die für Tiere, Pflanzen und Pilze verwendeten Standard-Markerregionen, den Aufbau und die Nutzung von Referenzbibliotheken, das Barcode-Gap-Konzept sowie die Stärken und Grenzen des Barcodings für die Identifizierung und die Erkennung unbeschriebener Diversität.

Core questions

• Welche Genregionen dienen als Standard-Barcodes für verschiedene Gruppen?
• Wie werden Referenzbibliotheken aufgebaut und validiert?
• Was ist das Barcode-Gap und warum ist es wichtig?
• Wo ist das Barcoding erfolgreich und wo versagt es?

Key theories

Standardisierte Markeridentifikation

Eine kurze, standardisierte Region, wie das mitochondriale COI-Gen bei Tieren, zeigt oft eine größere Variation zwischen Arten als innerhalb von Arten, was eine zuverlässige Artenzuordnung durch Sequenzabgleich ermöglicht.

Barcode-Gap

Die Identifizierung funktioniert am besten, wenn eine Lücke die intraspezifischen von den interspezifischen genetischen Distanzen trennt; überlappende Distanzen aufgrund unvollständiger Linienabstammung (incomplete lineage sorting) oder Hybridisierung untergraben eine eindeutige Zuordnung.

Clinical relevance

Das Barcoding unterstützt die Identifizierung von Krankheitsvektoren, regulierten Schädlingen, die Authentifizierung von Lebensmitteln und medizinischen Produkten sowie den Nachweis von substituierten oder falsch etikettierten biologischen Materialien, mit direkten Anwendungen im Bereich der öffentlichen Gesundheit und des Handels.

History

Vorgeschlagen von Hebert und Kollegen im Jahr 2003, verbreitete sich das DNA-Barcoding schnell durch koordinierte Referenzbibliotheksprojekte und bildet die Grundlage eines Großteils der modernen Biodiversitätsforschung, einschließlich des Metabarcodings gemischter Umweltproben.

Debates

Barcoding als Identifikation versus Artenentdeckung

Das Barcoding ist robust für die Zuordnung von Exemplaren zu bekannten Arten, wird aber als Grundlage für die Abgrenzung neuer Arten angezweifelt, da ein einzelner Marker irreführend sein kann, wenn Gen- und Artengeschichten auseinanderlaufen.

Key figures

• Paul Hebert

Seminal works

• hebert2003
• yang2012

Frequently asked questions

Welches Gen wird als Standard-Tier-Barcode verwendet?

Eine Region des mitochondrialen Cytochrom-c-Oxidase-Untereinheit-I (COI)-Gens ist der Standard-Barcode für Tiere; Pflanzen und Pilze verwenden andere Marker, da COI bei ihnen zu wenig variiert.

Kann DNA-Barcoding allein neue Arten beschreiben?

Es kann potenzielle unbeschriebene Diversität aufzeigen, aber die formale Beschreibung einer Art erfordert integrative Evidenz, die über einen einzelnen Barcode hinausgeht, da ein Gen möglicherweise nicht die Artgrenzen widerspiegelt.