{"id":95,"date":"2024-06-14T23:26:17","date_gmt":"2024-06-14T21:26:17","guid":{"rendered":"https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/?page_id=95"},"modified":"2024-06-16T07:35:59","modified_gmt":"2024-06-16T05:35:59","slug":"projekt-project","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/projekt-project\/","title":{"rendered":"Projekt \/ project"},"content":{"rendered":"\n<p class=\"has-medium-font-size\">Genomisches Monitoring \u2014 was ist das \u00fcberhaupt und was hat es mit Naturschutz zu tun?<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-bright-blue-color has-text-color has-medium-font-size\">Genomic monitoring \u2014 what is that supposed to be, and what does it have to do with conservation?<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Eine Herausforderung<\/h2>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote has-text-align-right is-style-plain is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\"><p>&#8222;Biologische Vielfalt&#8220; bezeichnet den Variantenreichtum unter den lebenden Organismen aller Herk\u00fcnfte, einschlie\u00dflich [&#8230;] der Vielfalt innerhalb von Arten, der Vielfalt der Arten und der Vielfalt der \u00d6kosysteme.<\/p><cite>\u00dcbereinkunft zur Biologischen Vielfalt, Vereinte Nationen, 1992<\/cite><\/blockquote>\n\n\n\n<p>Seit dem Jahr 1992 haben sich weltweit fast alle Staaten in einem internationalen Abkommen, der &#8222;\u00dcbereinkunft zur Biologischen Vielfalt&#8220; (engl. &#8222;Convention on Biological Diversity&#8220;, kurz CBD), zum Schutz der biologischen Diversit\u00e4t sowie zu Nachhaltigkeit und Fairness bei deren Nutzung verpflichtet. Doch w\u00e4hrend man sich die Vielfalt der \u00d6kosysteme  \u2013 z.B. Meere, W\u00e4lder, Wiesen, Hochmoore &#8230; \u2013  und die der Arten \u2013 z.B. Arnika, G\u00e4nsebl\u00fcmchen, Honigbiene, Giraffe &#8230; \u2013 noch gut vorstellen und sie meist auch leicht beobachten und messen kann, stellt uns die &#8222;Vielfalt innerhalb von Arten&#8220; vor Herausforderungen. Gemeint sind hier \u2013 nicht nur, aber vor allem \u2013 genetische Unterschiede zwischen Angeh\u00f6rigen der selben Art: Ein Konzept, das wir von uns selbst sowie von unseren Nutzpflanzen und -tieren sehr gut kennen, das aber auf s\u00e4mtliche Arten der Erde zutrifft. <\/p>\n\n\n\n<p>Manche genetischen Unterschiede sind nach au\u00dfen sichtbar \u2013 beispielsweise Varianten in den Genen f\u00fcr Haar- und Augenfarbe bei Menschen oder Bl\u00fctenfarbe und Fruchtform bei vielen Gartenpflanzen \u2013 w\u00e4hrend man andere  dagegen nur entdeckt, wenn man die DNA-Sequenzen zweier Individuen direkt vergleicht. Wie aber soll man etwas sch\u00fctzen, das man gar nicht sieht \u2013 und zu dessen Ver\u00e4nderungen in der Natur man im Moment zwar viele Theorien, aber wenig Beobachtungen hat?<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"has-bright-blue-color has-text-color wp-block-heading\">A challenge<\/h2>\n\n\n\n<blockquote class=\"wp-block-quote has-text-align-right is-style-plain has-bright-blue-color has-text-color is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow\"><p>&#8222;Biological diversity&#8220; means the variability among living organisms from all sources including [&#8230;] diversity within species, between species and of ecosystems.<\/p><cite>Convention on Biological Diversity, United Nations, 1992<\/cite><\/blockquote>\n\n\n\n<p class=\"has-bright-blue-color has-text-color\">Since 1992, almost all states of the world have pledged themselves to protect biological diversity and to only use it in a sustainable and fair way, as set down in the international Convention on Biological Diversity (in short: CBD) of the United Nations. Yet while we can easily picture, and usually also observe and measure, the diversity of ecosystems \u2013 e.g. oceans, forests, meadows, bogs &#8230; \u2013 and the diversity between species (or species diversity)  \u2013 e.g. Arnica, daisy, honeybee, giraffe &#8230; \u2013 &#8222;diversity within species&#8220; poses some challenges. What is meant here, are \u2013 usually, but not exclusively \u2013 genetic differences between members of the same species: a concept we know well from our own species and those we cultivate or breed, but which equally applies to all species on our planet. <\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-bright-blue-color has-text-color\">Some genetic differences are visible on the outside \u2013&nbsp;e.g. hair and eye colors in humans, or flower color and fruit shape in many garden plants \u2013 but others can only be noticed through a direct comparison of the DNA sequence of two individuals. But how are we to protect something which we cannot see \u2013 and about the natural dynamics of which we currently have more theories than observational data?<\/p>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-gallery has-nested-images columns-default is-cropped wp-block-gallery-1 is-layout-flex wp-block-gallery-is-layout-flex\">\n<figure class=\"wp-block-image size-large\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"2560\" height=\"1496\" data-id=\"117\" src=\"https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinLab-scaled.jpeg\" alt=\"\" class=\"wp-image-117\" srcset=\"https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinLab-scaled.jpeg 2560w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinLab-300x175.jpeg 300w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinLab-1024x598.jpeg 1024w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinLab-768x449.jpeg 768w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinLab-1536x898.jpeg 1536w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinLab-2048x1197.jpeg 2048w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinLab-1200x701.jpeg 1200w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinLab-250x146.jpeg 250w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinLab-550x321.jpeg 550w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinLab-800x468.jpeg 800w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinLab-308x180.jpeg 308w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinLab-513x300.jpeg 513w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinLab-856x500.jpeg 856w\" sizes=\"auto, (max-width: 709px) 85vw, (max-width: 909px) 67vw, (max-width: 1362px) 62vw, 840px\" \/><figcaption>Arnika im Labor \/\/ Arnica in the lab<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image size-large\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1892\" height=\"1892\" data-id=\"116\" src=\"https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinTubes.jpeg\" alt=\"\" class=\"wp-image-116\" srcset=\"https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinTubes.jpeg 1892w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinTubes-300x300.jpeg 300w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinTubes-1024x1024.jpeg 1024w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinTubes-150x150.jpeg 150w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinTubes-768x768.jpeg 768w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinTubes-1536x1536.jpeg 1536w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinTubes-1200x1200.jpeg 1200w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinTubes-48x48.jpeg 48w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinTubes-250x250.jpeg 250w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinTubes-550x550.jpeg 550w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinTubes-800x800.jpeg 800w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinTubes-180x180.jpeg 180w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/AinTubes-500x500.jpeg 500w\" sizes=\"auto, (max-width: 709px) 85vw, (max-width: 909px) 67vw, (max-width: 1362px) 62vw, 840px\" \/><figcaption>DNA-Extraktion \/\/ DNA extraction<\/figcaption><\/figure>\n<figcaption class=\"blocks-gallery-caption\">\u00a9 K. Reichel<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Neue Technik<\/h2>\n\n\n\n<p>Leider gibt es bis heute (noch?) keine Technologie, mit der wir DNA-Sequenzen von Organismen ganz einfach lesen k\u00f6nnen, indem wir nur vor ihnen sitzen. DNA-Sequenzierung bedeutet zun\u00e4chst (meist) mehrere Tage Arbeit im Labor, den Einsatz von Spezialger\u00e4ten und -chemikalien sowie anschlie\u00dfend Rechenarbeit am Computer \u2013 je nach Menge der Daten inzwischen h\u00e4ufig unter Einsatz eines Hochleistungsrechners. Im Lauf der Zeit wurden deshalb verschiedene Verfahren entwickelt, um den Aufwand zu reduzieren und gleichzeitig immer genauere und vollst\u00e4ndigere Daten zu eventuellen Unterschieden in der Genom-Sequenz von Individuen zu bekommen.<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Mikrosatelliten<\/strong> <strong>\/ SSR<\/strong> (f\u00fcr engl. &#8222;short sequence repeats&#8220;) sind Bereiche im Genom, an denen das immer gleiche, kurze Sequenzmotiv (z.B. &#8222;AC&#8220;, &#8222;GTT&#8220; oder \u00e4hnliche) mehrfach hinter einander wiederholt wird (z.B. &#8222;ACACACACAC&#8220;, &#8222;GTTGTTGTT&#8220;). Beim Vervielf\u00e4ltigen der DNA w\u00e4hrend der Zellteilung bekommt das daf\u00fcr zust\u00e4ndige Enzym, genannt DNA-Polymerase, hier h\u00e4ufig &#8222;Schluckauf&#8220; und verz\u00e4hlt sich.  Daraus ergeben sich Unterschiede in der Anzahl der Kopien des Sequenzmotivs, bzw. in der L\u00e4nge des gesamten Mikrosatelliten-Bereichs. Sind die &#8222;normalen&#8220; Sequenzen vor und nach dem Mikrosatelliten-Bereich bekannt, kann man diesen im Labor gezielt kopieren, seine L\u00e4nge bestimmen \u2013 und zwischen verschiedenen Individuen vergleichen. <em><strong>Allerdings<\/strong><\/em> ist diese Methode fehleranf\u00e4llig: Varianten mit gleicher L\u00e4nge \/ Kopienanzahl k\u00f6nnen mehrfach auf verschiedenem Weg entstanden sein, auch andere Mutationen k\u00f6nnen die L\u00e4nge eines Mikrosatelliten-Bereiches ver\u00e4ndern und manchmal gibt es den scheinbar selben Mikrosatelliten-Bereich gleich an mehreren Stellen im Genom, sodass man unter Umst\u00e4nden \u00c4pfel mit Birnen vergleicht. <\/p>\n\n\n\n<p><strong>AFLP<\/strong> (f\u00fcr engl. &#8222;amplified fragment lenght polymorphisms&#8220;) vergleichen ebenfalls nur die L\u00e4nge und nicht die Sequenz von bestimmten Bereichen im Genom. Dazu wird die gesamte DNA eines Individuums mit einer anderen Sorte von Enzym, sogenannten Restriktionsenzymen, die den DNA-Doppelstrang an charakteristischen Sequenzmotiven (z.B. &#8222;A|CCG&#8220;) schneiden, in kurze Schnipsel zerlegt und deren L\u00e4nge gemessen. Bei genetisch identischen Proben w\u00fcrde man dann erwarten, dass auch die Liste der so erzeugten Fragmentl\u00e4ngen identisch ist \u2013 anderenfalls nicht. <em><strong>Allerdings<\/strong><\/em> leidet auch dieses Verfahren unter den selben Einschr\u00e4nkungen wie die L\u00e4ngenvergleiche der SSRs, durch die Verarbeitung des gesamten Genoms sogar in noch st\u00e4rkerem Ma\u00df.<\/p>\n\n\n\n<p>Seit einigen Jahrzehnten gibt es ein neues Sequenzierverfahren (<strong>Illumina-Sequenzierung<\/strong>, nach der Herstellerfirma), mit dem parallel Milliarden von meist ~ 150 DNA-Basen kurzen Sequenz-Schnipseln ausgelesen werden k\u00f6nnen \u2013 also theoretisch ganze Genome auf einmal, nur leider zuvor zu Konfetti zerlegt und ohne weitere Informationen auch nicht mehr vollst\u00e4ndig zusammenpuzzelbar. Kombiniert man dieses Verfahren jedoch mit SSR bzw. AFLP, kann man die Schw\u00e4chen der beiden letzteren zum Teil beheben: Anhand der genauen Sequenzen kann man viel besser sehen, ob es sich tats\u00e4chlich um das jeweils selbe Fragment handelt, oder ob sich hinter der scheinbar gleichen L\u00e4nge verschiedene &#8222;Inhalte&#8220; verstecken. Die entsprechenden neuen Verfahren hei\u00dfen <strong>SSRseq<\/strong> (f\u00fcr SSR-Sequenzierung) und <strong>RADseq<\/strong> (f\u00fcr &#8222;restiction site associated DNA&#8220;-Sequenzierung, analog zu AFLP).<\/p>\n\n\n\n<p>Ein Problem bleibt aber auch mit Illumina-Sequenzierung bestehen: Stammen die gelesenen kurzen DNA-Sequenzbereiche tats\u00e4chlich vom selben Ort im Genom, oder gibt es sie schlicht mehrfach? Um dies heraus zu bekommen, vergleicht man die RAD- bzw. SSRseq-Daten mit <strong>Referenzgenomen<\/strong>, also der vollst\u00e4ndigen, nach Chromosomen aufgeteilten DNA-Sequenz eines f\u00fcr die jeweilige Art repr\u00e4sentativen Individuums. Durchsucht man so ein Referenzgenom, kann man nicht nur sehen ob es Teile davon doppelt gibt, sondern auch neue Mikrosatelliten-Bereiche entdecken oder die Ergebnisse von  AFLP- oder RADseq-Studien vorher genauer planen, feststellen in welchen Bereichen des Genoms und wie nahe bei einander die zu vergleichenden Sequenzschnipsel liegen, aus &#8222;Genom-Konfetti&#8220; von weiteren Individuen deren +\/- komplettes Genom wieder zusammen puzzeln, Gene f\u00fcr bestimmte Eigenschaften der jeweiligen Pflanze heraus finden &#8230;<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Referenzgenome<\/strong> sind somit zwar enorm n\u00fctzlich \u2013 aber leider f\u00fcr die meisten Arten noch nicht verf\u00fcgbar. Eines der ersten war das <a href=\"https:\/\/de.wikipedia.org\/wiki\/Humangenomprojekt\">Referenzgenom des Menschen<\/a>, das von 1997 bis 2006 (mit weiteren Erg\u00e4nzungen bis 2022) von Forschenden aus mehreren L\u00e4ndern gemeinsam erstellt wurde. Auf Basis dieses Referenzgenoms konnten viele DNA-Varianten, die bei uns Stoffwechselkrankheiten ausl\u00f6sen oder beg\u00fcnstigen, gefunden und den Betroffenen viel schneller und effektiver geholfen werden. Aber auch &#8222;harmlosere&#8220; Informationen, wie etwa Gene, die Haar- und Augenfarbe beeinflussen, wurden teils neu entdeckt \u2013 und verhelfen jetzt beispielsweise der Forensik oder der Anthropologie zu neuen Erkenntnissen. Um \u00e4hnliches Wissen auch f\u00fcr andere Arten zu schaffen \u2013 ganz besonders diejenigen, die aktuell in Gefahr sind, auszusterben \u2013 arbeiten zur Zeit weltweit viele Forschende an der Erstellung von weiteren Referenzgenomen. Da dieses Ziel so wichtig ist, haben sie sich zu Arbeitsgemeinschaften wie dem <a href=\"https:\/\/www.earthbiogenome.org\">Earth Biogenome Project<\/a> (EBP \u2013 weltweit) oder dem <a href=\"https:\/\/www.erga-biodiversity.eu\">Europ\u00e4ischen Referenz-Genom Atlas<\/a> (ERGA \u2013 Europa und Nachbarl\u00e4nder) zusammen geschlossen. Ziel ist dabei nicht, die Genome der untersuchten Arten zu ver\u00e4ndern \u2013 sondern sie als Grundlage f\u00fcr ihren effektiven Schutz und evtl. ihre nachhaltige Nutzung im heutigen Zustand zu dokumentieren.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"has-bright-blue-color has-text-color wp-block-heading\">New Technology<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"has-bright-blue-color has-text-color\">Sadly, until this day there is no technology (yet?) through which we can simply read the DNA sequence of an organism while just sitting in front of it. DNA sequencing means first (usually) several days of work in the laboratory, using special machines and chemicals, followed by computer calculations \u2013 depending on the amount of data, these days often on a high performance computer. Over time, researchers therefore developed ways to reduce the effort, while at the same time getting more and more accurate and detailed data on potential differences among the genome sequences of individuals.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-bright-blue-color has-text-color\"><strong>Mikrosatellites<\/strong> <strong>\/ SSR<\/strong> (&#8222;short sequence repeats&#8220;) are parts of the genome where the very same short sequence motive (e.g. &#8222;AC&#8220;, &#8222;GTT&#8220; or similar) gets repeated multiple times in a cluster (e.g. &#8222;ACACACACAC&#8220;, &#8222;GTTGTTGTT&#8220;). When the DNA  gets duplicated during cell division, the enzyme responsible for this, called DNA polymerase, often &#8222;hiccups&#8220; in these places and gets confused about the copy number. This leads to differences in the number of copies of the sequence motive, or consequently in the length of the whole microsatellite cluster. If the &#8222;normal&#8220; sequences before and after the microsatellite cluster are known, it can be selectively copied in the lab and its length can be determined \u2013 and compared between different individuals. <em><strong>But <\/strong><\/em>this method is prone to some error: variants with the same length \/ copy number could have originated multiple times and in different ways, other mutations may also have influenced the length of the microsatellite cluster, and sometimes seemingly identical microsatellite clusters exist in the same genome, so that apples might get compared to oranges.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-bright-blue-color has-text-color\"><strong>AFLP<\/strong> (&#8222;amplified fragment lenght polymorphisms&#8220;) equally compare just the length, and not the sequence, of certain regions in the genome. To this end, the whole genomic DNA of an individual gets treated with a different type of enzyme, so-called restriction enzymes, which cut the DNA double strand at characteristic sequence motifs (e.g. &#8222;A|CCG&#8220;). Thereby it is turned into short fragments, and their lengths are subsequently measured. For genetically identical samples, one would expect this to result in an identical list of fragment lengths \u2013  otherwise not. <strong><em>But<\/em><\/strong> this method suffers from the same shortcomings as the length comparisons in SSR, even more so as the whole genome is involved.<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-bright-blue-color has-text-color\">Since a couple of years, there is a new DNA sequencing method (called <strong>Illumina sequencing<\/strong>, after its vendor) which can read billions of usually ~ 150 DNA bases long sequence snippets in parallel \u2013 so, in theory, whole genomes at once, but unfortunately turned into confetti which cannot be completely  puzzled back together without any further information. Yet, if this method is combined with the SSR or AFLP approaches, the weaknesses of the latter two can be partially compensated: With the exact sequences, it is much easier to see if the fragment in question is really the same, or if the apparently identical length hides different &#8222;content&#8220;. The respective new methods are called <strong>SSRseq<\/strong> (SSR sequencing) and <strong>RADseq<\/strong> (restriction site associated DNA sequencing, analogous to AFLP).<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-bright-blue-color has-text-color\">Still, one problem remains even with Illumina sequencing: Are the short DNA sequence reads originally really from the same spot in the genome, or do they actually exist in multiple places? To find this out, both RADseq and SSRseq data are compared to <strong>reference genomes<\/strong>, i.e. the complete DNA sequence, divided up into chromosomes, of an individual representative of the species in question. Searching through such a reference genome, one can not only check if parts of it are duplicated, but also discover new microsatellite clusters or more accurately plan the results of AFLP or RADseq studies, find out in which parts of the genome and how closely together the DNA reads are located, re-assemble +\/- the complete genome of further individuals from &#8222;genome confetti&#8220; data, find genes for specific properties of the plant being studied &#8230;<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-bright-blue-color has-text-color\"><strong>Reference genomes<\/strong> are thus enormously useful \u2013 but not yet available for most species. One of the first was the <a href=\"https:\/\/en.wikipedia.org\/wiki\/Human_Genome_Project\">human reference genome<\/a>, on which researchers from several countries collaborated from 1997 to 2006 (with further additions until 2022). Based on this reference genome, many DNA variants causing or promoting metabolic diseases in humans were found, and the patients received much faster and more efficient help. But also more &#8222;harmless&#8220; information, such as previously unknown genes influencing hair and eye color, was uncovered \u2013 and may now help along new discoveries in forensics or anthropology. To reach a comparable level of knowledge for other species \u2013 especially those currently under threat of disappearance \u2013 many researchers worldwide are currently working on establishing further reference genomes. Because this target is so important, they have come together in collaborative groups such as the <a href=\"https:\/\/www.earthbiogenome.org\">Earth Biogenome Project<\/a> (EBP \u2013 worldwide) or the <a href=\"https:\/\/www.erga-biodiversity.eu\">European Reference Genome Atlas<\/a> (ERGA \u2013 Europe and neighbouring countries). The purpose of these efforts is not the modification of these species&#8216; genomes \u2013 but rather, to document them in their current state, as the basis for efficient conservation measures and\/or their sustainable use.<\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Unser Plan<\/h2>\n\n\n\n<p>Als Teil des europ\u00e4ischen Projektes <a href=\"https:\/\/biodiversitygenomics.eu\">Biodiversity Genomics Europe<\/a> (BGE) gibt unser Arnika-Projekt einen Ausblick auf Naturschutz in einer Welt <em>mit<\/em> Referenzgenomen: Was wird einfacher, welche Herausforderungen bleiben \u2013 und wie k\u00f6nnen wir diese meistern?<\/p>\n\n\n\n<p><strong>Kosten<\/strong> \/ Auch wenn die Kosten f\u00fcr DNA-Sequenzierung st\u00e4ndig sinken, ist der Kostenfaktor beim &#8222;Sichtbarmachen&#8220; genetischer Vielfalt noch immer der gr\u00f6\u00dfte Stolperstein. Wir vergleichen daher RADseq- und SSR(seq)-Daten mit dem Arnika-Referenzgenom, um eine Vorstellung zu bekommen, wie repr\u00e4sentativ diese f\u00fcr die Genom-weite genetische Vielfalt innerhalb der europ\u00e4ischen Arnika sind. <em>Wie sollte ein effizientes, g\u00fcnstiges und m\u00f6glichst einfaches Verfahren f\u00fcr Genomisches Monitoring aussehen?<\/em><\/p>\n\n\n\n<p><strong>Grenzen<\/strong> \/ Pflanzen halten sich nicht an L\u00e4ndergrenzen, Naturschutzgesetze gelten aber meist nur innerhalb eines Landes. Auch Messungen der genetischen Vielfalt sind oft auf einzelne L\u00e4nder beschr\u00e4nkt und die Ergebnisse verschiedener Forschungsgruppen nicht direkt mit einander vergleichbar \u2013 dies muss sich \u00e4ndern. F\u00fcr Arnika sind wir in der komfortablen Lage, dass bereits mehrere (aber nicht alle) naturschutzgenetischen Arbeitsgruppen, die in Europa an ihr arbeiten, Daten f\u00fcr die gleichen Mikrosatelliten-Bereiche erhoben haben. Darauf m\u00f6chten wir aufbauen und gemeinsam mit anderen Forschenden herausfinden, worauf man beim Aufbau eines Kontinent-weiten Messsystems f\u00fcr genomische Vielfalt achten muss. <em>Wie kann ein l\u00e4nder\u00fcbergreifendes System f\u00fcr Genomisches Monitoring aussehen?<\/em><\/p>\n\n\n\n<p><strong>Zeit<\/strong> \/ Gerade weil Arnika eine so bekannte und ikonische Pflanzenart ist, wurde ihre genetische Vielfalt schon lange untersucht. Die ersten Studien dazu stammen bereits aus den 1990er Jahren, sind aber methodisch noch weit von den heutigen Standards entfernt. Aber auch, wenn wir jetzt Referenzgenome haben, ist das kein Grund die alten Daten weg zu werfen \u2013 im Gegenteil! Historische Daten zur genetischen Diversit\u00e4t von ausgew\u00e4hlten, auch heute noch genau wiederauffindbaren Pflanzenvorkommen sind ein unbezahlbarer Schatz \u2013 und Referenzgenome k\u00f6nnen uns helfen, diesen zu heben, indem sie es uns erleichtern historische und aktuelle Diversit\u00e4ts-Daten in Bezug zu setzen. Anhand von Wiederholungsproben einzelner Arnika-Populationen m\u00f6chten wir testen, wie das Erheben, methodische Abgleichen und Auswerten von genetisch-genomischen Zeitreihendaten funktioniert. <em>Wie kann Genomisches Monitoring evolution\u00e4re Prozesse sichtbar machen?<\/em><\/p>\n\n\n\n<p><strong>Wissen<\/strong> \/ Referenzgenome und Illumina-Sequenzdaten sind super \u2013 aber man muss auch mit ihnen umgehen k\u00f6nnen. Dies wird vor allem f\u00fcr k\u00fcnftige Generationen von Forschenden wichtig sein, die auf unseren heutigen Ergebnissen aufbauen \u2013 aber auch andere Menschen sollen verstehen, was wir hier tun und wozu es n\u00fctzlich ist. Die Mitwirkung von Studierenden, die im Projekt den Umgang mit genomischen Daten lernen und vertiefen, sowie das Einbeziehen und Informieren anderer &#8222;Betroffener&#8220;, wie etwa lokaler Natursch\u00fctzer, sind daher ein wichtiger Bestandteil des Projektes. Und auch die wissenschaftsinteressierte \u00d6ffentlichkeit soll nicht zu kurz kommen \u2013 daher zum Beispiel dieser Blog! <em>Wer wird in Zukunft am Genomischen Monitoring beteiligt sein?<\/em><\/p>\n\n\n\n<h2 class=\"has-bright-blue-color has-text-color wp-block-heading\">Our plan<\/h2>\n\n\n\n<p class=\"has-bright-blue-color has-text-color\">As part of the European project <a href=\"https:\/\/biodiversitygenomics.eu\">Biodiversity Genomics Europe<\/a> (BGE), our Arnica project gives a preview of conservation in a world <em>with<\/em> reference genomes: What will get easier, which challenges remain \u2013 and how can we master these?<\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-bright-blue-color has-text-color\"><strong>Cost<\/strong> \/ Even though the cost for DNA sequencing are steadily falling, the money factor remains the greatest stumbling block for &#8222;visualising&#8220; genetic diversity. We therefore compare RADseq and SSR(seq) data with the Arnica reference genome, to get an idea of how representative these are for the genome-wide genetic variability within European Arnica. <em>What should an efficient, inexpensive and reasonably simple method for genomic monitoring look like?<\/em><\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-bright-blue-color has-text-color\"><strong>Borders<\/strong> \/ Plants don&#8217;t care about borders, but conservation laws usually apply just in individual countries. Moreover, the measurement of genetic diversity is often limited to a single country, and the results of different research groups are not directly comparable \u2013 this needs to change. For Arnica, we are in the comfortable position that already several (though not all) conservation genetic research groups working on it in Europe have collected data for the same microsatellite clusters. We want to build further on this and, in collaboration with other researchers, find out what needs to be considered during the establishment of a continental-scale measuring system for genomic diversity. <em>What should an international system for genomic monitoring look like?<\/em><\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-bright-blue-color has-text-color\"><strong>Time<\/strong> \/ Exactly because Arnica is such a well-known and iconic plant species, its genetic diversity has already been surveyed for a long time. The first studies about it date back to the 1990ies, but are methodologically still far away from the current standard. But even if we now have reference genomes, that&#8217;s no reason to throw away the old data \u2013 on the contrary! Historic data about the genetic diversity of select and today still perfectly re-findable plant populations are a priceless treasure \u2013 and reference genomes can help us to uncover it, by making it easier to connect historic and current diversity data. Based on repeat samples of individual Arnica populations, we want to test how the collection, methodological alignment and analysis of genetic-genomic time series data works. <em>How can genomic monitoring make evolutionary processes visible?<\/em><\/p>\n\n\n\n<p class=\"has-bright-blue-color has-text-color\"><strong>Knowledge<\/strong> \/ Reference genomes and Illumina sequence data are cool \u2013 but one needs to know how to handle them. This will be especially important for future generations of researchers, who will build on today&#8217;s results \u2013 but also other people shall understand what we do and what it is useful for. The participation of students, who will learn and practise to handle genomic data during the project, and the involvement and information of other people &#8222;affected&#8220; by it, such as local conservation managers, is therefore an important part of the project. And the science aficionados among the general public shall also get a fair glimpse of the proceedings \u2013 this is what this blog is for as well! <em>Who will participate in Genomic Monitoring in the future?<\/em><\/p>\n\n\n<div class=\"wp-block-image\">\n<figure class=\"aligncenter size-large\"><img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" width=\"1024\" height=\"724\" src=\"https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/ArnicaEurope2-1024x724.png\" alt=\"\" class=\"wp-image-150\" srcset=\"https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/ArnicaEurope2-1024x724.png 1024w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/ArnicaEurope2-300x212.png 300w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/ArnicaEurope2-768x543.png 768w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/ArnicaEurope2-1536x1086.png 1536w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/ArnicaEurope2-2048x1448.png 2048w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/ArnicaEurope2-1200x849.png 1200w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/ArnicaEurope2-250x177.png 250w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/ArnicaEurope2-550x389.png 550w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/ArnicaEurope2-800x566.png 800w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/ArnicaEurope2-255x180.png 255w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/ArnicaEurope2-424x300.png 424w, https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/files\/2024\/06\/ArnicaEurope2-707x500.png 707w\" sizes=\"auto, (max-width: 709px) 85vw, (max-width: 909px) 67vw, (max-width: 1362px) 62vw, 840px\" \/><figcaption>Sammelorte fr\u00fcherer naturschutzgenetischer Studien an Arnika \/\/ <br>sampling sites of previous conservation genetic Arnica studies. \u00a9 K. Reichel<\/figcaption><\/figure><\/div>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Genomisches Monitoring \u2014 was ist das \u00fcberhaupt und was hat es mit Naturschutz zu tun? Genomic monitoring \u2014 what is that supposed to be, and what does it have to do with conservation? Eine Herausforderung &#8222;Biologische Vielfalt&#8220; bezeichnet den Variantenreichtum unter den lebenden Organismen aller Herk\u00fcnfte, einschlie\u00dflich [&#8230;] der Vielfalt innerhalb von Arten, der Vielfalt &hellip; <a href=\"https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/projekt-project\/\" class=\"more-link\"><span class=\"screen-reader-text\">\u201eProjekt \/ project\u201c<\/span> weiterlesen<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":3486,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"footnotes":""},"class_list":["post-95","page","type-page","status-publish","hentry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/95","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/wp-json\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/wp-json\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/wp-json\/wp\/v2\/users\/3486"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=95"}],"version-history":[{"count":11,"href":"https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/95\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":170,"href":"https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/wp-json\/wp\/v2\/pages\/95\/revisions\/170"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/blogs.fu-berlin.de\/arnica\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=95"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}