Forschungsgruppe 2: Evolutionsgenetik

Molekulare Forensik

Neben der wissenschaftlichen Arbeit bietet unsere Forschungsgruppe auch Serviceleistungen im Bereich molekulare Forensik an. Wilderei und illegaler Handel mit Tieren bzw. deren Produkten sind ernstzunehmende Bedrohungen für gefährdete Arten und stehen damit einem unserer Hauptziele -der Bewahrung von Biodiversität- direkt entgegen. Zunehmend etablieren sich DNA gestützte Methoden bei der Aufklärung solcher Delikte. Deshalb führen wir im Auftrag staatlicher Institutionen, gesellschaftlicher Organisationen aber auch privater Auftraggeber molekulare Untersuchungen durch, welche im weitesten Sinne tierschützerische Fragestellungen berühren.

Beispielhaft seien aufgeführt:

• Artbestimmungen (CITES)
• Aufklärung verwandtschaftlicher Beziehungen (CITES)
• Straftaten gegen das Leben und die Gesundheit von Tieren
• Molekulare Individualisierung und Zuordnung von Spuren

Für die Bearbeitung relevanter Aufträge stehen uns modernste molekularbiologische Techniken und Geräte sowie umfangreiche computergestützte Such- und Auswertemethoden zur Verfügung. Außerdem können wir zu Vergleichszwecken auf eine reichhaltige Blut- und Gewebesammlung (ARCHE) seltener Tierarten zurückgreifen.

Aus unserer Arbeit:

DNA-Analyse überführt Wilddiebe

Kaviarhandel

Aus: WGL-Journal (2000) 2, Seite 8

DNA-Analyse überführt Wilddiebe

Deutsche Wildtierforscher unterstützen Wildschutzprojekte in Ostafrika

Im Berliner Institut für Zoo- und Wildtierforschung (IZW) spielen DNA-Techniken eine herausragende Rolle, so u. a. bei der Erforschung von Wildtierkrankheiten, in der Reproduktionsbiologie und in der Biodiversitätsforschung. Mit den heutigen DNA-Techniken sind Ausmaß und Muster genetischer Differenzierungen in jedem Organismus, in jeder ökologischen und evolutionären Zeitskala und in jedem biogeographischen Maßstab mit identischen Methoden meßbar. Am IZW wird das genutzt, um die genetische Vielfalt in kleinen isolierten Populationen bedrohter Tierarten zu bestimmen, evolutive Faktoren wie Mutation und Migration nachzuweisen und laufende Zuchtprogramme zu unterstützen (Somali-Wildesel, Przewalskipferd). Mit Hilfe der DNA-Forensik kann man auch erfolgreich gegen Wilddiebe vorgehen.

Zeit und Ort der Handlung: 27. Juni 1998, in der Nähe des Saadani Wild Reservats am Mligazi Fluß in Nord-Ost-Tansania. In einem Gebiet das bezeichnenderweise "The Heart of the Darkness" genannt wird, stellt eine Spezialeinheit zur Wildereibekämpfung (Anti-Poaching-Group) eine verdächtige Person. Der Mann führt eine Büchse Kaliber 458 mit sich und gibt die Flucht erst nach Abgabe eines Warnschusses auf. In seinem Gepäck wird ein Jagdmesser mit unscheinbaren Blut- und Gewebespuren gefunden (Abbildung 1). Auf Befragung gibt er an, am Vortag eine Kuh geschlachtet zu haben. Die Anti-Poaching-Gruppe weiß, daß der Mann mit früheren Elfenbeindelikten in Verbindung gebracht wird, aber er besitzt einen gültigen Waffenschein und seine Behauptung ist zunächst nicht zu widerlegen.

Kurz darauf wendet sich die tansanische Wildschutzbehörde an das Berliner Institut für Zoo- und Wildtierforschung, das seit einiger Zeit Wildschutzprojekte in Ostafrika unterstützt. Das beschlagnahmte Jagdmesser wird zur Spurenauswertung in das molekulargenetische Labor geschickt. Hier kratzen die Genetiker unter dem Mikroskop angetrocknete Blutreste von der Klinge und isolieren daraus winzige DNA-Mengen. Mit Hilfe der Polymerase-Ketten-Reaktion vervielfältigen sie Abschnitte des mitochondrialen Cytochrom-b-Gens und bestimmen die Reihenfolge der Nukleinsäurebausteine. Jetzt beginnt der spannendste Teil der Auswertung. Die Forscher vergleichen die Sequenzinformation mit bekannten Sequenzen von vielen Wild- und Haustieren, die in einer internationalen Genbank gespeichert sind oder im eigenen Labor ermittelt wurden. Während schnelle Rechenprogramme nach Sequenzähnlichkeiten suchen, wird der anfängliche Verdacht zur Gewissheit: der Mann hat gelogen. Das genetische Material aus der Blutprobe des Messers kann auf keinen Fall von einer afrikanischen Hausrindrasse stammen, weil sich die Sequenzen in 40 Positionen (13,7%) sehr stark unterscheiden. Ebenfalls völlig ausgeschlossen ist die Herkunft von einer menschlichen Verletzung oder Verunreinigung. Die Sequenz der Messerprobe unterscheidet sich in 79 Positionen (25,8%) von der des Menschen. Aber von welcher Tierart stammen die Blutspuren dann? Der Computer konstruiert aus den in der internationalen Genbank registrierten Cytochrom-b-DNA-Sequenzen ein Netzwerk von Sequenzähnlichkeiten und plaziert die Messerprobe mit 99% Übereinstimmung ganz dicht neben den Buschbock (Abbildung 2). Die Forscher ziehen den Schluss: Da diese Tiere tatsächlich im Saadani-Wildreservat vorkommen, ist es sehr wahrscheinlich, daß das Messer zum Aufbrechen eines (gewilderten) Buschbocks verwendet wurde.

Wilderei war und ist eine Hauptursache für den dramatischen Rückgang vieler Tiere, u. a. von Nashörnern, Tigern und Schildkröten. Um die illegale Verfolgung bedrohter Tierarten zurückzudrängen, führen Naturschützer in der ganzen Welt und zunehmend auch in Deutschland einen hartnäckigen und gefährlichen Kampf gegen Wilderer. Aber nur selten werden Wilddiebe auf frischer Tat ertappt. Wenn allerdings -wie hier im Beispiel- moderne DNA-forensische Methoden zur Aufklärung von Straftaten auch am entlegendsten Ort führen können, dann dürfte es Wilderern, illegalen Tierhändlern und skrupellosen Sammlern schwerer fallen, ihre Taten zu verbergen.

Christian Pitra und Dietmar Lieckfeldt

E-mail: Pitra@izw-berlin.de

 Weitere Infos: C. Pitra & D. Lieckfeldt : Molekular-forensischer Beitrag zur Überführung eines mutmaßlichen Wilderers: ein Fallbericht. Zeitschrift für Jagdwissenschaften (1999) 45, 270-275

Kaviarhandel

Molekulare Identifikation von Störarten zur Überwachung des internationalen Kaviarhandels

Die sichere Artidentifikation - eine Grundvoraussetzung für jedes Artenschutzprogramm - erhält besondere Bedeutung, wenn gefährdete Arten kommerziell genutzt werden. Zur Überwachung der CITES-Vereinbarung im internationalen Kaviarhandel wurde eine molekulare Methode zur Identifizierung der einzelnen Störarten entwickelt. Erstmalig ist damit der Nachweis von nahezu allen Arten möglich.

Gerade in den letzten Jahren wurden wiederholt Fehldeklarationen von Kaviar im Handel beobachtet.  Wiederholt wurde Kaviar von stark gefährdeten Arten gehandelt. Aus diesem Grund wurde erstmalig ein Test entwickelt, welcher basierend auf den kompletten Cytochrom-b Sequenzen von 858 Individuen aus 22 Arten eine Identifizierung von nahezu allen Arten ermöglicht. Der Test beruht auf spezifischen Schnittstellen verschiedener Restriktionsenzyme. Abhängig von der jeweiligen Art sind zwischen einer und vier Restriktasen zur eindeutigen Identifikation notwendig. Insgesamt werden sieben Restriktasen benötigt, um 16 Störarten sowie den nordamerikanischen Löffelstör (Polydon spathula) mittels artspezifischer Restriktionsmuster  zu identifizieren. Zwischen den Arten der Gattung Scaphirhynchus (S. albus, S. plathorhynchus und S. suttkusi) wurden keine artspezifischen Unterschiede gefunden. Gleiches galt auch für die beiden ponto-kaspischen Schwesterarten Acipenser güldenstädtii und A. persicus. Im Gegensatz zu bisherigen Test stellt unsere Methode eine Möglichkeit zur Artidentifikation auch außerhalb der drei Hauptkaviarproduzenten (A. güldenstädtii, A. stellatus und Huso huso) dar. Damit sind erstmalig direkte Rückschlüsse auf das Ursprungsgebiet von illegal erzeugtem Kaviar möglich. Unabhängig von der Kontrolle des internationalen Handels kann diese Methode aber auch zur Analyse der genetischen Struktur gefährdeter Arten herangezogen werden. Durch die Kombination von nuklearen (Mikrosatelliten) und mitochondrialen Markern (Cytochrom-b Sequenzen) konnten außerdem einzelne Hybriden für folgende Arten nachgewiesen werden: ein Hybrid zwischen A. güldenstädtii und A. ruthenus, ein Hybrid zwischen A. güldenstädtii und A. stellatus sowie fünf Hybriden zwischen A. güldenstädtii bzw. A. persicus und A. nudiventris.

Weiterführende Publikationen:

Jenneckens I, Meyer JN, Hörstgen-Schark G, May B, Debus L, Ludwig A (2001): First genomic marker for species identification of one Black Caviar producer: LS-39 - a multipotent sturgeon microsatellite. J APP ICHTHYOL 17, 39-42.

Ludwig A, Debus L & Jenneckens I (2002): A molecular approach to control the international trade in black caviar. INTERNAT REV HYDROBIOL 87 5-6, 661-674.