DNA-Barcoding

DNA-Barcoding (englisch DNA barcoding) ist eine taxonomische Methode zur Artenbestimmung anhand der DNA-Sequenz eines Markergens.

Die Abfolge der Basenpaare wird dabei analog wie der Strichcode auf Lebensmittel-Verpackungen als Kennzeichen für eine bestimmte Art verwendet. Der Name Barcoding (englisch bar „Balken“) entstammt dieser Analogie. Da sich die DNA-Sequenz mit einer im Großen und Ganzen gleichmäßigen Rate durch Punktmutationen verändert (vgl. molekulare Uhr), besitzen näher verwandte Individuen (und Arten) ähnlichere Sequenzen. Solange eine Art ungeteilt bleibt, d. h., einen gemeinsamen Genpool besitzt, werden Unterschiede zwischen verschiedenen Populationen durch Genfluss immer wieder ausgeglichen. Mit der Separation bei der Artbildung entwickeln sich die Sequenzen mit annähernd konstanter Rate auseinander. Besitzen also Proben aus zwei Individuen deutlich unterschiedliche Sequenzen, ist dies ein Zeichen, dass sie aus verschiedenen Arten stammen.

Beim DNA-Barcoding geht es nicht um die proteincodierende Eigenschaft der DNA. Da codierende Sequenzen der Selektion unterliegen, steht ihre Verwendung sogar unter Vorbehalten. Sie ist dennoch möglich, weil der genetische Code in der dritten Position des Basentripletts zu großen Teilen redundant ist („degenerierter Code“). Dadurch unterliegt die Sequenz hier kaum der Wirkung der Selektion und kann als neutraler Marker verwendet werden. Für die Detektion von Unterschieden zwischen nah verwandten Arten ist eine sich schnell verändernde Basensequenz, z. B. aus einem funktionslosen DNA-Abschnitt, am besten geeignet. Für größere Unterschiede eignen sich langsam verändernde Abschnitte besser. Für die Methode wurden demgemäß verschiedene DNA-Abschnitte vorgeschlagen.

Verschiedene Genregionen werden verwendet, um die verschiedenen Organismengruppen mithilfe von Barcoding zu identifizieren. Die am häufigsten verwendete Region für Tiere und einige Protisten ist ein Abschnitt aus der mitochondrialen DNA (mtDNA). Diese hat den Vorteil, dass sie keine Introns enthält, nur sehr wenig der Rekombination unterliegt, im haploiden Modus vererbt wird und in hoher Kopienzahl vorliegt. Von den 13 proteincodierenden Genen der mtDNA wird als Standard eine 648 Basenpaare lange Region des Gens der Untereinheit I der Cytochrom c Oxidase (COI oder cox1) verwendet, weil dieses Gen zwischen verschiedenen Arten stärkere Unterschiede aufweist als die anderen mitochondrialen Gene. Andere für das DNA-Barcoding geeignete Gene sind der internal transcribed spacer (ITS) der rRNA, der häufig für Pilze verwendet wird, und RuBisCO, das für Pflanzen verwendet wird. Die mitochondriale DNA ist bei Pflanzen weniger geeignet, da sie hoch konserviert ist. Mikroorganismen werden anhand verschiedener Genregionen nachgewiesen. Das 16S-rRNA-Gen wird häufig zur Identifizierung von Prokaryoten verwendet, während das 18S-rRNA-Gen hauptsächlich zum Nachweis mikrobieller Eukaryoten eingesetzt wird.

1. ↑ Paul D. N. Hebert, Alina Cywinska, Shelley L. Ball, Jeremy R. de Waard: Biological identifications through DNA barcodes. In: Proceedings of the Royal Society London Series B. Band 270, 2003, S. 313–321.
2. ↑ Dirk Steinke, Nora Brede: DNA-Barcoding. In: Biologie in unserer Zeit. Bd. 36, Nr. 1, 2006, S. 40–46. doi:10.1002/biuz.200410302
3. ↑ Laszlo Irinyi, Michaela Lackner, G. Sybren de Hoog, Wieland Meyer: DNA barcoding of fungi causing infections in humans and animals. In: Fungal Biology. Band 120, Nr. 2, Februar 2016, ISSN 1878-6146, S. 125–136, doi:10.1016/j.funbio.2015.04.007, PMID 26781368 (nih.gov [abgerufen am 9. Februar 2026]). 
4. ↑ Conrad L. Schoch, Keith A. Seifert, Sabine Huhndorf, Vincent Robert, John L. Spouge, C. André Levesque, Wen Chen, Fungal Barcoding Consortium, Fungal Barcoding Consortium Author List: Nuclear ribosomal internal transcribed spacer (ITS) region as a universal DNA barcode marker for Fungi. In: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Band 109, Nr. 16, 17. April 2012, ISSN 1091-6490, S. 6241–6246, doi:10.1073/pnas.1117018109, PMID 22454494, PMC 3341068 (freier Volltext) – (nih.gov [abgerufen am 9. Februar 2026]). 
5. ↑ CBOL Plant Working Group: A DNA barcode for land plants. In: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Band 106, Nr. 31, 4. August 2009, ISSN 1091-6490, S. 12794–12797, doi:10.1073/pnas.0905845106, PMID 19666622, PMC 2722355 (freier Volltext) – (nih.gov [abgerufen am 9. Februar 2026]).