Genetische Bestimmung im Labor

Praeparation der Gebirgswaldameisen für die genetische Bestimmung. CC BY SA 4.0 Isabelle Trees-Frick Switzerland

Die beiden Arten der Gebirgswaldameisen unterscheiden sich morphologisch kaum voneinander. Dazu benötigt es eine genetische Bestimmung im Labor. Zur Vorbereitung wird hierzu von den beprobten Nestern eine einzelne Ameise in ein steriles Röhrchen überführt.

Erste Schritte zur genetischen Bestimmung

Zunächst überführen wir die zu bestimmenden Gebirgswaldameisen in Röhrchen, welche mit einem Laborcode beschriftet sind. Um das Gewebe aufzulösen, wird ein Verdauungsenzym hinzugefügt. In einem Thermoshaker werden die Proben über Nacht verdaut und die Zellen aufgelöst. Danach reinigen wir die DNA-Proben von Zellfragmenten mit Hilfe eines Extraktions-Roboter.

Reinigung der DNA im Extraktions-Roboter. CC BY SA 4.0 Isabelle Trees-Frick Switzerland
Reinigung der DNA im Extraktions-Roboter. Foto: Isabelle Trees-Frick.

Genetische Bestimmung mittels PCR- und Restriktionsverfahren

Das PCR-Verfahren vervielfältigt bestimmte DNA-Sequenzen, welche zur genetischen Bestimmung der Gerbirgswaldameisen notwendig sind. Anschliessend pipettieren wir eine Enzymlösung zu den DNA-Proben hinzu und erwärmen diese für zwei Stunden. Das Enzym erkennt eine betsimmte Stelle in der DNA-Sequenz der einen Art und schneidet diese dort entzwei. Dies nennt sich Restriktions-Schritt.

Das PCR-Verfahren vervielfältigt bestimmte DNA-Sequenz. CC BY SA 4.0 Isabelle Trees-Frick Switzerland
Das PCR-Verfahren vervielfältigt DNA-Sequenzen, welche im Restriktions-Schritt geschnitten werden. Foto: Isabelle Trees-Frick.

Die Gel-Elektrophorese

Elektrophorese-Wanne zur Auftrennung der DNA-Stücke. CC BY SA 4.0 Isabelle Trees-Frick Switzerland
In der Elektrophorese-Wanne fliesst Strom und trennt im Gel die unterschieldlich grossen DNA-Stücke. Foto: Isabelle Trees-Frick.

Zuerst giessen wir ein Agarose-Gel und fügen diesem ein fluoreszierends Mittel bei. Auf dem Träger platzieren wir einen Kamm. Dieser bildet Taschen, die wir vor der Elektophorese mit dem Restiktionsprodukt befülllen. Die Konzentration der Gellösung bestimmt wie «feinmaschig» die Struktur des erstarrten Gels ist. In der Elektophoereswanne entsteht ein elektrisches Feld und die unterschiedlich grossen DNA-Stücke wandern scheller oder langsamener durch die Gelstruktur.

Das Gel zeigt eine oder zwei Banden. CC BY SA 4.0 Céline Stoffel Switzerland
Im Gel sind je nach Art eine oder zwei Banden zu sehen. Foto: Céline Stoffel.

Da im Restriktionsschritt bei der einen Art der Gebirgswaldameisen die DNA-Sequenz in zwei kleinere Stücke geschnitten wurde, können die beiden Arten nun anhand der Anzahl Banden im Gel bestimmt werden. Formica lugubris weist zwei Banden auf, wohingegen bei Formica paralugubris nur eine Bande zu sehen ist.

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