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Genetic map of European butterflies: Continental-scale cryptic species assessment and comparisons to North America and Australia

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Ein DNA-Barcode-Verzeichnis für europäische Schmetterlinge

Die drohende Krise des Artensterbens macht die Umsetzung effektiver Artenschutzprogramme erforderlich, die im Wesentlichen vom Verständnis der Artenvielfalt und der jeweiligen genetischen Merkmale abhängen. Zu diesem Zweck verwendeten europäische Wissenschaftler DNA-Daten, um weiträumige genetische Muster und potenzielle kryptische Schmetterlingsarten zu untersuchen.

Grundlagenforschung

Das Verständnis der globalen Biodiversitätsmuster ist von entscheidender Bedeutung für die Adressierung wichtiger wissenschaftlicher Themen wie z. B. der Faktoren, die sich auf die Speziationsraten auswirken. Im Rahmen des EU-finanzierten Projekts EUGENMAP wurde die Stärke des DNA-Barcoding genutzt, um eine synoptische Übersicht zu Biodiversitätsmustern bereitzustellen. Das DNA-Barcoding ist eine leistungsstarke taxonomische Methode zur Klassifizierung von Arten, die auf kurzen genetischen Markern basiert, welche als Barcodes bezeichnet werden. Bei EUGENMAP wurden Schmetterlinge als Modellsystem verwendet, da sie die am eingehendsten untersuchte Wirbellosengruppe der Welt darstellen. Zur Zusammenstellung eines umfassenden DNA-Barcode-Referenzverzeichnisses für die europäischen Schmetterlinge untersuchten Forscher Fälle potenziell kryptischer Arten sowie Fälle von „Oversplitting“, in denen sich Arten fälschlicherweise in zwei oder mehr Linien teilen. Zur Erforschung der Auswirkungen des Quartären Eiszeitalters auf die Diversifizierungsdynamik von Schmetterlingen in Europa, Nordamerika und Australien griffen Wissenschaftler auf die DNA-Barcode-Verzeichnisse der nordamerikanischen und australischen Schmetterlingsfaunen zurück, um eine vergleichende Analyse durchzuführen. Das gewonnene europäische Barcode-Verzeichnis mit mehr als 18 000 DNA-Barcodes deckte fast 97 % der europäischen Arten ab. Fast 30 % der analysierten Arten wiesen evolutionäre Einheiten auf und manche Arten zeigten tiefe intraspezifische Teilungen, was auf die Präsenz kryptischer Arten hindeutet. Diese Arten wurden mithilfe nuklearer Marker, der Chromosomenzahl sowie morphometrischer und chemischer Analysen näher untersucht. Neben einer Next-Generation-Sequenzierung führten diese Methoden zur Dokumentation neuer Arten in der europäischen Schmetterlingsfauna. Das DNA-Barcode-Verzeichnis führte ferner zu einer hochauflösenden Karte zur Vielfalt der mitochondrialen DNA bei europäischen Schmetterlingen, die zahlreiche Anwendungsmöglichkeiten bietet. Zusammengefasst lieferte das EUGENMAP-Projekt wichtige Informationen zu den Faktoren, die das Niveau der geographischen Differenzierung bei einer einzelnen Art beeinflussen. Bedeutsamerweise stellt die angewandte DNA-Barcoding-Methode, die als Modell für die Implementierung bei anderen taxonomischen Gruppen fungieren könnte, einen wichtigen Fortschritt für die globale Untersuchung der biologischen Artenvielfalt dar.

Schlüsselbegriffe

DNA-Barcode, Schmetterlinge, Speziation, Biodiversität, kryptische Arten, EUGENMAP

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