Das Genom eines Lebewesens umfasst all seine Erbinformationen, codiert in der Abfolge der Basen in der DNA. Manche Abschnitte codieren für Proteine, andere haben regulatorische Aufgaben und für wieder andere ist die Funktion noch unbekannt. Von der Entschlüsselung des genetischen Codes möglichst vieler Spezies erhoffen sich Forscher neue Einblicke in die Architektur des Lebens. Die Basensequenz zu kennen, bedeutet zwar noch nicht, auch ihre Funktion zu verstehen. Doch zuverlässig sequenzierte Genome liefern eine wichtige Grundlage für weiterführende Forschungen.
Internationales Großforschungsprojekt
Ein internationales Forschungskonsortium unter der Leitung von Erich Jarvis von der Rockefeller University in New York hat sich zum Ziel gesetzt, solche Genomdaten für alle über 70.000 Wirbeltierarten der Welt zu liefern. In einer Reihe von Veröffentlichung präsentieren die Forscher nun die bisherigen methodischen und inhaltlichen Ergebnisse des Vertebrate Genome Project. Darin beschreiben sie zum einen, welche Sequenzierungstechniken besonders geeignet sind, um die Genome so vollständig und fehlerfrei wie möglich zu entschlüsseln. Zum anderen legen sie die ersten 16 Referenzgenome von Säugetieren, Vögeln, Reptilien, Amphibien und Fischen vor.
Eine wichtige Grundlage für den weiteren Fortgang des Projekts legten die Forscher, indem sie bisherige Technologien zur Genomsequenzierung verfeinerten. „Genau genommen ging es uns nicht nur darum, die beste Technologie zur Sequenzierung zu finden, sondern um die beste Kombination von Technologien“, erklärt Co-Autor Axel Meyer von der Universität Konstanz. Dazu haben die Forscher zunächst verschiedene Methoden getestet, indem sie mehrfach auf verschiedene Weise das Genom des Annakolibris sequenzierten und verglichen, welches Verfahren die genausten Resultate hervorbrachte.
Methoden-Kombi für bessere Resultate
Auf Basis dieser Versuche empfiehlt das Vertebrate Genome Project, Verfahren mit langen und kurzen genetischen Abschnitten zu kombinieren. Sogenannte „long reads“ vermitteln einen Überblick über die Genomabschnitte, sind allerdings im Detail ungenau. Um die Fehler auszugleichen, werden zusätzlich sehr kurze Abschnitte, sogenannte „short reads“ analysiert. Diese liefern sehr präzise Ergebnisse, würden aber ohne den Gesamtüberblick nur bruchstückhafte Einblicke geben. Weitere Verfahren und Computerberechnungen helfen dann dabei, die einzelnen Abschnitte korrekt zu Chromosomen zusammenzufügen.
Nach dem Annakolibri als erstem Referenzgenom sequenzierten die Forscher mit dieser Technologie-Kombination in der Folge 15 weitere Genome von Wirbeltieren aus allen großen Taxa. „Trotz verbleibender Unvollkommenheiten sind unsere Referenzgenome unseres Wissens nach die vollständigsten und qualitativ hochwertigsten, die bisher für jede sequenzierte Spezies vorliegen“, schreiben die Autoren.
