Altersbestimmung bei Fischen anhand von DNA-Methylierungsmustern

Federführendes Institut FI Institut für Fischereiökologie

Entwicklung einer alternativen, epigenetischen Methode zur Altersbestimmung der Scholle (Pleuronectes platessa)

Wie alt ist ein Fisch wirklich? Diese Frage spielt eine zentrale Rolle für die nachhaltige Bewirtschaftung unserer Meere. Das Wissen über das Alter von Fischen hilft dabei, Bestände zu schützen und sinnvolle Fangquoten festzulegen. Traditionelle Methoden zur Altersbestimmung von Fischen sind invasiv und führen in der Regel dazu, dass die Tiere getötet werden müssen. Unser Forschungsansatz setzt auf ein innovatives, schonendes Verfahren, um dieses Vorgehen zu vermeiden.

Hintergrund und Zielsetzung

Das Alter eines Fisches gibt Auskunft über seine Lebenserwartung, Wachstums- und Reproduktionsraten. Bisher erfolgt die Altersbestimmung bei Fischen jedoch primär durch die Untersuchung von Gehörsteinen, sog. Otolithen, Strukturen im Innenohr der Tiere. Diese Methode ist allerdings nicht bei allen Fischarten zuverlässig anwendbar. Zudem ist sie zeitintensiv, erfordert spezialisierte Fachkenntnisse und das Töten der Tiere. Wir verfolgen in dem Projekt die Etablierung einer alternativen, molekularbiologischen Methode, welche auf der Analyse bestimmter Methylierungsmuster an der DNA der Tiere beruht. Epigenetische Modifikationen wie die DNA-Methylierung sind natürliche chemische Veränderungen der Erbsubstanz, die die Aktivität von Genen regulieren und sich im Laufe des Lebens eines Organismus verändern. Diese Veränderungen können durch verschiedenste Umwelteinflüsse beeinflusst werden. Als epigenetische Uhr bezeichnet man das Prinzip, dass sich bestimmte Vorgänge im Körper im Laufe des Alterungsprozesses anpassen und sich daraus das biologische Alter ableiten lässt. Mit Hilfe einer epigenetischen Uhr könnte also das Alter der Fische auf molekularer Ebene präzise bestimmt werden, ohne den Fisch zu töten. Für die Analyse sind lediglich kleinste Gewebeproben nötig, zum Beispiel aus der Flosse.

Vorgehensweise

Um eine möglichst universelle epigenetische Uhr für die Scholle zu entwickeln, werden Proben von Schollen unterschiedlicher Altersklassen aus verschiedenen Regionen und Zeitpunkten genommen. Aus diesen Proben extrahieren wir die DNA und bereiten sie so auf, dass die Methylierungsmuster bei einer anschließenden Sequenzierung sichtbar gemacht werden. Anhand bioinformatischer Modelle entwickeln wir daraus eine epigenetische Uhr. Im Anschluss wird diese Methode mit unabhängigen Proben, die nicht zur Entwicklung der Uhr verwendet wurden, getestet und validiert.

Unsere Forschungsfragen

Lässt sich das Alter der Schollen zuverlässig und präzise anhand der entwickelten epigenetischen Uhr bestimmen?
Sind die Methylierungsmuster universell genug, um verschiedene Populationen und Lebensräume abzudecken?