Bionieuws

Gen & Micro

‘De dna-barcode is de vloer, niet het plafond’

Paul Hebert: ‘Het is een enorme verkwisting om het complete genoom te sequensen om biodiversiteit in kaart te brengen.’ Foto: KNAW.

Evolutiebioloog Paul Hebert bedacht de Barcode of Life in een supermarkt en droomt ervan ooit alle schimmels, planten en dieren een naam te geven. Hij krijgt 27 september de Dr. A.H. Heinekenprijs voor Milieuwetenschappen 2018 toegekend en werd drie jaar geleden al geïnterviewd door Bionieuws.

‘We willen als biologen toch minstens weten welke soorten er allemaal zijn, voordat naar schatting een derde van de meercellige soorten mede door ons toedoen uitsterft.’ Dat zegt de Canadese evolutiebioloog Paul Hebert (1947), geestelijk vader van DNA Barcode of Life en directeur van het Biodiversity Institute of Ontario van de University of Guelph. Het leren kennen van alle soorten gaat volgens hem hooguit een miljard dollar kosten. ‘Minder dan de 1,5 miljard voor de nieuwe Hubble ruimtetelescoop en minder dan de 10 miljard die fysici voor een nieuwe grote deeltjesversneller vragen. Ik weet zeker dat astronomen zo’n bedrag bij elkaar weten te praten als binnen afzienbare tijd een derde van alle sterren zou verdwijnen.’


Droom
Hebert is een energieke en goedlachse man die ondanks een opkomende jetlag vol vuur vertelt over zijn droom: alle soorten in de boom van het leven typeren aan de hand van een dna-barcode. Hij is in Nederland als openingsspreker en eregast op de DNA Barcoding Conference The gold standard for species recognition die Naturalis en CBS Fungal Biodiversity Center woensdag 3 juni in Utrecht organiseerden. De conferentie vormt de afsluiting van een project waarin Naturalis onder meer een referentielijst van 23 duizend dna-barcodes voor de Nederlandse flora en fauna maakte en het CBS dit deed voor zijn schimmelcollectie.

Supermarkt
Het idee om soorten via een simpele dna-barcode te identificeren borrelde bij Hebert op toen hij in 2002 met zijn vrouw door een supermarkt liep. ‘Als je alle producten die in winkels liggen kunt vangen met een streepjescode en maximaal dertien cijfers, moet zoiets toch ook mogelijk zijn voor biologische soorten aan de hand van een klein stuk dna. Vervolgens zijn we in het lab op zoek gegaan naar een stuk dna dat niet al te groot en veranderlijk is, maar waarmee je wel goed soorten uit elkaar kunt houden. Zo kwamen we uit op het CO1-gen’, vertelt Hebert. Hij doelt op het cytochroom-c-oxidase I-gen, dat zit in mitochondriaal dna van alle levende organismen die aan ademhaling doen. ‘De publicatie die ik daar toen over schreef is inmiddels meer dan zesduizend keer geciteerd, maar werd aanvankelijk afgewezen door de Proceedings of the Royal Society. Daardoor verscheen het pas in 2003’, vertelt Hebert breed lachend. ‘In die tijd had ik nog geen data en geen fondsen, en waren zowel taxonomen als moleculair biologen erg sceptisch.’

GenBank bevat honderden dna-sequenties
onder de noemer huisvlieg, maar slechts een
deel is afkomstig van de kamervlieg Musca domestica.
Dat is iets om taxonomen gek te maken’

Inmiddels is Hebert een spin in een web van het International Barcode of Life-project, waaraan onderzoekers uit 28 landen meedoenen dat met steun van de Canadese overheid een enorme online faciliteit voor de opslag van dna-barcodes heeft gebouwd. ‘Die Barcode of Life Data Systems of BOLD heeft alleen al 35 miljoen gekost en voldoet aan alle eisen die taxonomen stellen aan het zorgvuldig vastleggen van soortgegevens. Van iedere soort worden bijvoorbeeld basisgegevens, complete dna-monsters en foto’s opgeslagen.’ Hij steekt daarmee heel anders in elkaar dan de GenBank, vervolgt Hebert. ‘Die bevat honderden dna-sequenties onder de noemer huisvlieg, maar slechts een deel is afkomstig van de kamervlieg Musca domestica. Dat is iets om taxonomen gek te maken’, vertelt Hebert.

'Een simpele dna-barcode is genoeg om de soort te bepalen', meent Paul Hebert. Hij is nu een spin in een web van het International Barcode of Life-project . Foto: KNAW.

Soortdeterminatie
Inmiddels bevat de BOLD-databank meer dan 4 miljoen dna-barcodesequenties van zo’n 400 duizend soorten. ‘We hebben ooit beloofd dat we in 2015 de databank met dna-barcodes van een half miljoen soorten gevuld hebben en dat gaan we halen’, aldus Hebert. Hij kent de kritiek dat op CO1-gebaseerde barcodes niet voor alle soortgroepen geschikt zijn om soorten te onderscheiden. ‘In de taxonomie bestaat geen perfecte techniek en we gebruiken inmiddels voor planten, schimmels en andere probleemgroepen andere genen waarvan de dna-barcodes wel een goede soortdeterminatie geven. Ook terugkijkend denk ik dat ik voor dieren weer op CO1 zou uitkomen. Er zijn goede en goedkope primers voor en eigenlijk verbaast het me nog steeds voor hoeveel diergroepen de techniek wel goed werkt. Je hebt maar een pootje of vleugeltje van een mot nodig om de soort vast te kunnen stellen. We hebben een prima proof of prinicple.’

Verkwisting
Dat whole genome sequencing de techniek van dna-barcodering inmiddels heeft achterhaald, is volgens Hebert absolute onzin. ‘Natuurlijk kun je met complete genomen meer interessante taxonomische vragen beantwoorden. Maar als een simpele dna-barcode genoeg is om de soort te bepalen, dan is het een enorme verkwisting om complete genomen te sequensen om de biodiversiteit in kaart te brengen. Daar hebben landen met veel biodiversiteit de middelen niet voor. Dna-barcodes zijn de vloer, niet het plafond. En aangezien we van ieder ingezameld exemplaar een dna-monster hebben, is het altijd nog een optie meer te sequensen. Het is mijn droom dat we voor 2035 in ieder geval alle meercellige soorten kunnen identificeren, zodat we weten wat er allemaal uitsterft. Als we dat op basis van whole genome sequencing gaan doen hebben we nog niet eens de motten en vlinders volledig in kaart.’

Dit bericht verscheen in Bionieuws 10 van 6 juni 2015.