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Character-based DNA barcoding: a superior tool for species classification
Charakter-basierte DNS Kodierung: ein überlegenes Werkzeug für die Klassifizierung von Arten
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[10.11.2009]
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Summary
In zoonosis research only correct assigned host-agent-vector associations can
lead to success. If most biological species on Earth, from agent to host and from
procaryotes to vertebrates, are still undetected, the development of a reliable and
universal diversity detection tool becomes a conditio sine qua non. In this context,
in breathtaking speed, modern molecular-genetic techniques have become
acknowledged tools for the classification of life forms at all taxonomic levels.
While previous DNA-barcoding techniques were criticised for several reasons
(Moritz and Cicero, 2004; Rubinoff et al., 2006a, b; Rubinoff, 2006; Rubinoff and
Haines, 2006) a new approach, the so called CAOS-barcoding (Character Attribute
Organisation System), avoids most of the weak points. Traditional DNA-barcoding
approaches are based on distances, i. e. they use genetic distances and tree
construction algorithms for the classification of species or lineages. The definition
of limit values is enforced and prohibits a discrete or clear assignment. In
comparison, the new character-based barcoding (CAOS-barcoding; DeSalle et al.,
2005; DeSalle, 2006; Rach et al., 2008) works with discrete single characters and
character combinations which permits a clear, unambiguous classification.
In Hannover (Germany) we are optimising this system and developing a semiautomatic
high-throughput procedure for hosts, agents and vectors being studied
within the Zoonosis Centre of the „Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover“.
Our primary research is concentrated on insects, the most successful and speciesrich
animal group on Earth (every fourth animal is a bug). One subgroup, the
winged insects (Pterygota), represents the outstanding majority of all zoonosis
relevant animal vectors.
Keywords:
zoonosis, CAOS-barcoding, Pterygota, insects
Zusammenfassung
In der Zoonosenforschung gilt, „nur eine korrekt bestimmte Wirt-Erreger-Vektoren
Gemeinschaft erlaubt korrekte Forschung“. Wenn auf allen Ebenen, vom Vektor
zum Wirt und vom Prokaryont bis Wirbeltier, die Mehrzahl der Arten, und damit
der ökologisch relevanten Lebensformen, noch gar nicht beschrieben und
erkannt ist, wird die Entwicklung von zuverlässigen und universell anwendbaren
Diversitätsdetektoren zur conditio sine qua non. In diesem Kontext, wurden in
nahezu atemberaubenden Tempo moderne molekulargenetische Arbeitstechniken
anerkannte Hilfsmittel für die Bestimmung von Lebensformen auf allen
taxonomischen Ebenen.
Während bisherige DNA-Barcoding-Techniken aus verschiedenen Gründen in
die Kritik gerieten (Moritz and Cicero, 2004; Rubinoff et al., 2006a, b; Rubinoff,
2006; Rubinoff and Haines, 2006), umgeht eine neue Technik, das so genannte
CAOS-Barcoding die Mehrzahl der bisherigen Schwachpunkte. Alle traditionellen
DNA-Barcoding-Verfahren sind distanz-basiert, d. h. sie bedienen sich genetischer
Distanzen und Baumbildungsverfahren zur Zuordnung und Identifikation von
Arten oder Linien. Damit ist das Festlegen von „Grenzwerten“ erzwungen, und
diskrete und eindeutige Zuordnungen sind nicht möglich. Das neue, so genannte
charakterbasierende Barcoding-Verfahren (CAOS-Barcoding; DeSalle et al., 2005;
DeSalle, 2006; Rach et al., 2008), fußt hingegen auf diskreten einzelnen Merkmalen
und Merkmalskombinationen und erlaubt somit eindeutige, widerspruchsfreie
Zuordnungen (Identifikationen).
In Hannover optimieren wir dieses Verfahren und entwickeln es für halbautomatische
Hochdurchsatzanalysen weiter. Grundlage hierfür bilden alle Wirte, Erreger
und Vektoren, die im Zoonosen-Zentrum der Tierärztlichen Hochschule Hannover
bearbeitet werden. Für unsere eigene Forschung konzentrieren wir uns auf die
Insekten, die erfolgreichste und artenreichste Tiergruppe der Erde (jede vierte
Tierart ist ein Insekt). Eine Teilgruppe hieraus, die geflügelten Insekten (Pterygota),
stellen die überragende Mehrzahl aller Zoonosen relevanter tierischer Vektoren.
Schlüsselwörter:
Zoonose, CAOS-barcoding, Pterygota, Insekten
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Quelle: Berl. Münch. Tierärztl. Wschr. 122: 11-12, 446-450 (2009)
Autor: Bergmann T, Hadrys H, Breves G, Schierwater B
DOI-Nummer: 10.2376/0005-9366-122-446
© Schlütersche Verlagsgesellschaft mbH & Co. KG
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