Forscher veröffentlichen ersten globalen Genom-Atlas mikroskopischen Lebens in Seen

Ein internationales Forschungsteam hat den ersten globalen Genom-Atlas mikroskopischer Organismen in Seen und Stauseen veröffentlicht, wie Phys.org am 7. Oktober berichtete. Das Team analysierte 3.400 DNA-Datensätze aus 362 Seen und Stauseen in 28 Ländern auf allen Kontinenten. Die Ergebnisse wurden in Nature Communications veröffentlicht.

Die Forscher rekonstruierten fast 20.000 mitochondriale Genome von rund 3.660 Arten, wie Phys.org berichtete. Mitochondrien sind die Strukturen in Zellen, die den größten Teil ihrer Energie erzeugen. Für mehrere Gruppen von Algen und verwandten Organismen identifizierte das Team zwischen sechs- und mehr als 20-mal so viele Arten, wie derzeit in der weltweit führenden genomischen Referenzdatenbank aufgeführt sind.

Weniger als jedes zwanzigste Genom ließ sich einer bekannten Gattung zuordnen, einer Klassifikationsgruppe oberhalb der Art, und etwa 750 Arten konnten keiner bekannten Gruppe zugeordnet werden, heißt es in der Studie. „Das zeigt, wie groß die Lücken in unserem Wissen noch sind“, sagte Hauptautor Lucas Serra Moncadas. Er sagte, ein Großteil der Biodiversität, die Seen funktionsfähig halte, sei verborgen geblieben und nie dokumentiert worden.

Adrian-Stefan Andrei, Leiter der Gruppe für mikrobielle Evogenomik an der Limnologischen Station der Universität Zürich, sagte, eine harmlose Alge und ihr giftiger Verwandter könnten unter dem Mikroskop identisch aussehen, und ihre DNA enthalte wahrscheinlich den Schlüssel, um sie zu unterscheiden. Die in der Studie verwendete Methode beginnt mit einer Wasserprobe. Das Wasser wird gefiltert, und die gesamte auf dem Filter zurückgehaltene DNA wird in einem als Sequenzierung bezeichneten Verfahren auf einmal gelesen, wie Phys.org berichtete. Ein Instrument des maschinellen Lernens identifiziert dann die DNA der Mitochondrien, deren Genom klein ist und sich im Laufe der Evolution im Allgemeinen schneller verändert als die DNA im Zellkern.

Das Team legte einen klaren Schwellenwert fest, damit Arten über Seen, Jahreszeiten und Studien hinweg einheitlich identifiziert werden können, wie Phys.org berichtete. Dem Bericht zufolge legt der Atlas die Grundlage für eine schnellere und präzisere Überwachung von Seen.

Jahrzehntelang wurden diese Organismen überwacht, indem sie einzeln unter dem Mikroskop gezählt wurden, mit einer 1958 entwickelten Methode, wie Phys.org berichtete. Das Verfahren ist langsam, stützt sich auf Fachkenntnisse, die zunehmend knapp werden, und hat einen großen blinden Fleck, heißt es in dem Bericht. Im Jahr 2022 tötete eine Blüte einer giftigen Mikroalge in der Oder an der deutsch-polnischen Grenze rund 360 Tonnen Fisch.