In meiner Bachelorarbeit am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) habe ich das Potenzial der genetischen Identifikation tropischer Schmetterlinge (Lepidoptera) aus Thailand untersucht. Die Arbeit zeigt, wie moderne molekulare Methoden helfen können, biologische Vielfalt in artenreichen, aber wissenschaftlich unterrepräsentierten Regionen zu erfassen und zu katalogisieren.

Hintergrund und Methodik

Die Identifizierung und taxonomische Einordnung von Organismen ist eine zentrale Aufgabe der biologischen Forschung. Besonders in artenreichen und wenig erforschten Regionen wie den tropischen Gebieten Südostasiens stoßen klassische morphologische Ansätze jedoch oft an ihre Grenzen. Hier kommt die als "DNA-Barcoding" bekannte Methode zum Einsatz.

Für meine Studie wurden Schmetterlinge in der Provinz Lampang im Norden Thailands mittels Lichtfallen gesammelt. Aus den Proben wurde DNA extrahiert und anschließend ein standardisierter Genabschnitt des mitochondrialen Cytochrom-c-Oxidase-Gens (COI) amplifiziert. Nach der Sequenzierung mit der Sanger-Methode wurden insgesamt 150 COI-Sequenzen analysiert, davon 93 von mir selber generierte.

Die bioinformatische Analyse umfasste mehrere Schritte:

  • Sequenzalignment mit MAFFT
  • Phylogenetische Rekonstruktion mittels IQ-TREE 2
  • Genetische Distanzberechnungen nach dem Kimura-2-Parameter-Modell
  • Abgleich mit Referenzdatenbanken (insbesondere BOLD)

Ergebnisse und Erkenntnisse

Die Untersuchung zeigte, dass 63% der Proben mindestens bis zur Gattungs- oder Artebene identifiziert werden konnten. Einige Familien wie Pieridae (Weißlinge), Papilionidae (Ritterfalter) und Crambidae (Zünsler) zeigten eine besonders hohe Auflösung in den genetischen Analysen.

Innerhalb der Familie Erebidae waren mehrere klar abgegrenzte, monophyletische Gattungsgruppen zu erkennen. Die Analyse genetischer Distanzen nach dem Kimura-2-Parameter-Modell ergab intergenerische Distanzen von durchschnittlich 11,5 - 12,5 %, während interfamiliäre Abstände noch deutlich höher lagen.

Besonders spannend war die Entdeckung einiger Sequenzen mit ungewöhnlichen Divergenzmustern, die auf potenzielle kryptische Arten hindeuten könnten – Arten, die morphologisch ähnlich, aber genetisch unterschiedlich sind.

Bedeutung für die Biodiversitätsforschung

Die Studie verdeutlicht, dass DNA-Barcoding ein effektives Werkzeug für die Identifikation und taxonomische Einordnung von Organismen in biologisch diversen, aber wenig dokumentierten Regionen sein kann. Gleichzeitig zeigt sie auch methodische Grenzen auf, insbesondere bei nicht eindeutig zuordenbaren Sequenzen und lückenhaften Referenzdatenbanken.

Die Arbeit liefert einen Beitrag zur systematischen Erforschung tropischer Biodiversität und unterstreicht die Bedeutung molekularer Methoden für die moderne Taxonomie und Artenerfassung. Sie bildet eine methodische Grundlage für künftige Studien im Bereich tropischer Biodiversitätsforschung.

Die vollständige Bachelorarbeit stelle ich interessierten Lesern gerne auf Anfrage zur Verfügung.