Kapitel: Art-Definition und Barcode.

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1 Kapitel: Art-Definition und Barcode

2 Das Problem mit der Definition der Art
Wie viele Arten gibt es? Der Artbegriff nach Merkmalsgleichheit setzt voraus, dass zunächst erst mal definiert wird, welche Merkmale zur Artabgrenzung überhaupt zulässig sind Was definiert eine Gruppe, was diagnostiziert sie lediglich? Das Prinzip der Barcode-Taxonomie Die Barcode-Taxonomie ist automatisierbar; ist sie die „Taxonomie der Zukunft“? das „Barcode-Gap“ die Art kann nur aus Kriterien aus ganz verschiedene Zusammenhalts- Gruppierungen abgegrenzt werden, nicht nach einem einzigen Kriterium (wie etwa Merkmale oder Abstammung) die „integrative Taxonomie“

3 Wie viele Arten gibt es? Estimated numbers of described species and possible global total: Kingdoms Phyla Described species Estimated total Bacteria , ,000,000 Protista , ,000 Animalia Craniata (vertebrates) total 52, , (Mam 4,630; Birds 9,946; Rept 7,400; Amph 4,950; Fish 25,000) Mandibulata (insects & myriapods) , ,000, Chelicerata (arachnids etc) , , Mollusca , , Crustacea , , Nematoda , ,000 Fungi , ,500,000 Plantae , ,000 TOTAL ,750, ,000,000

4 Rund 1,5 Millionen Tierarten sind heute bekannt, und vermutlich werden es in Zukunft 10x so viele sein (oder noch viel mehr). Das Tierreich gliedert sich je nach Auffassung des einzelnen Systematikers in 24 bis 36 Stämme, deren Unterscheidung größtenteils auf morphologischen und embryologischen Kriterien beruht.

5 Zunächst wird nach Merkmalsunterschieden eingeteilt.
Welche Merkmale nimmt man? Man kann doch nicht einfach nach: groß und klein dick und dünn; oder gar: essbar und giftig einteilen

6 Das ist die gleiche Pflanzenart, die je nach der Stelle (wo sie sich im Wasser befindet) unterschiedliche Blätter ausbildet

7 wieso sind das Art-Unterschiede?
das aber nicht?

8 Aber was ist die Definition der Art?
Antwort: man kann Arten nicht nach Merkmalen definieren (und wenn ich das mache, dann kommt dabei in vielen Fällen nichts Vernünftiges dabei raus) man kann nur sagen, dass das was anders aussieht, eine andere Art ist, wenn ich (aus anderen Gründen) bereits weiß, dass es eine andere Art ist Merkmale dienen nur der Erkennung, nicht der Definition Aber was ist die Definition der Art?

9 Eine Definition sagt, was etwas ist.
Z.B. ist der Tag die Stellung einer Erdhälfte zur Sonne Eine Diagnose (= Artbestimmung = Erkennung) ist keine Definition der Art. Ich erkenne den Tag zwar daran, dass es hell ist; das ist aber eine Diagnose (keine Definition); denn hell kann es auch durch Flutlicht in der Nacht sein

10 Die Definition der Art durch den „Barcode“

11 Was ist „Barcode“-Taxonomie?:
Barcoding: Sequenzierung von einem ca. 650 bp langen Fragment der ersten Hälfte des CO1-Gens Mitochondrien-Genom

12 Sequenzierung des CO1-Gens
DNA-Extraktion Sequenzierung des CO1-Gens

13 Vergleich der Sequenz mit den Daten aus der Bibliothek

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15 2 % innerartliche Variabilität: bis 1,7 %
zwischenartliche Variabilität: über 10 % 2 %

16 das moderne Barcoding ermittelt maschinell die CO1-Sequenzen vieler Arten in ein und derselben Probe nebeneinander (z.B. in einer Boden- oder Schlammprobe)

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19 Diese Schlussfolgerungen werden von den Barcodern bereits gezogen:

20 Barcode-Gap Paarweiser CO1-Vergleich zwischen 141 holländischen Vogelarten: linke Y-Achse: Zahl der innerartlichen Vergleiche rechte Y-Achse: Zahl der zwischenartlichen Vergleiche Von einigen unklaren Fällen abgesehen (im Bereich von 2 bis 11 %) zeichnet sich eine klare Lücke (= „Barcode-Gap“) zwischen Individuen ab, die zu einer Art gehören (links = grau), und denen die zu verschiedenen Arten gehören (Mitte = schwarz) Aus: Aliabadian et al.: DNA barcoding of Dutch birds. In: ZooKeys 365: DNA barcoding: a practical tool for fundamental and applied biodiversity research. 2013: 25-48

21 Aber es gibt deutliche Ausnahmen, so dass der Barcode keine allgemein gültige Artdefinition sein kann (Großmöwen Europas): Eine Barcode- Differenz zwischen 2 Individuen ist kein Beweis, dass es sich um 2 verschiedene Arten handelt. Es ist nur ein erster Hinweis. Das wird von vielen Taxonomen nicht verstanden.

22 Weiteres Beispiel (neben den Großmöwen Europas):
Mauersegler und Fahlsegler unterscheiden sich NICHT im Barcode-Gap der DNA, müssten von der Barcode-Taxonomie also zur selben Art gerechnet werden. Aber sie unterscheiden sich diagnostisch und paaren sich nicht miteinander

23 Das umgekehrte Beispiel:
Gartenrotschwänze in Deutschland wären mehrere Arten, wenn man sie nach dem Barcode-Gap aufteilen würde Aber es gibt keine reproduktiven Schranken (und die „Gartenrotschwanz-Arten“ sehen auch alle gleich aus)

24 Das ist das schwierige Problem mit der Art-Definition:
Bestimmte Angehörige der Art erfüllen nicht das Kriterium, mit dem die Art definiert worden ist (hier das „Barcode-Gap“). Warum gehören sie aber trotzdem der Art an. Das ist im Prinzip ein Widerspruch. Was macht man?: 1. eine Art kann (will man „biologisch vernünftig einteilen) nicht durch ein Kriterium definiert werden (weder durch Merkmals-Gleichheit, noch durch Abstammungs-Gleichheit, noch als Reproduktionsgemeinschaft…) 2. eine Art kann nur dann biologisch sinnvoll abgegrenzt werden, wenn ganz unterschiedliche Kriterien gleichzeitig verwendet werden (Merkmals-Gleichheit, Abstammungs-Gleichheit oder Reproduktionsgemeinschaft…)

25 Die Taxonomie muss möglichst viele Informationen aus der Natur aufgreifen und diese zu einem einheitlichen Artbegriff integrieren. Das führt zur: „Integrativen Taxonomie“ Die Art in der „Integrativen Taxonomie“ ist zwangsläufig ein Kunstprodukt, das in der Form in der Natur nicht existiert, weil der Mensch auswählt, welche Informationen er verwertet; das ist ein subjektives Vorgehen Die „Integrative Art“ kann nicht definiert werden; sie ist eine Festlegung Das führt zu ständigen Neuerungen: Z.B. hat “Lynx Edicions” jetzt in seiner neuen Ausgabe der „Checklist of the Birds of the World“ die Zahl der weltweit vorkommenden Vogelarten von ca um 10% auf ca Arten erhöht

26 Josep del Hoyo: Editor von „Handbook of the Birds of the World“ und Nigel Collar: BirdLife International