Die Museomic befasst sich mit der Untersuchung genomischer Daten, die aus Proben alter DNA (aDNA) und historischer DNA (hDNA) in Museumssammlungen gewonnen werden. Während sich die frühe Forschung auf diesem Gebiet auf kurze DNA-Sequenzen mitochondrialer Gene konzentrierte, ist inzwischen auch die Sequenzierung ganzer Genome möglich. Methoden der Sequenzierung der nächsten Generation (Next-Generation Sequencing, NGS) und der Hochdurchsatzsequenzierung (High-Throughput Sequencing, HTS) lassen sich auf die Analyse genetischer Datensätze anwenden, die aus Sammlungsmaterialien gewonnen wurden. Solche Verfahren wurden als „dritte Revolution in der Sequenzierungstechnologie“ bezeichnet. Ebenso wie die Radiokarbondatierung stellen die Methoden der Museomic eine Technologie mit transformativem Charakter dar. Die Ergebnisse führen zu einer Überarbeitung und bisweilen sogar zur Widerlegung zuvor akzeptierter Theorien zu verschiedensten Themen, etwa zur Domestizierung des Pferdes.
Museumssammlungen beherbergen einzigartige Ressourcen – wie etwa naturkundliche Präparate –, die für genomweite Untersuchungen von Arten, deren Evolution und deren Reaktion auf Umweltveränderungen genutzt werden können. Alte DNA (aDNA) gewährt einen einzigartigen Einblick in genetische Veränderungen im Laufe der Zeit. Sie ermöglicht es Wissenschaftlern, evolutionäre und ökologische Prozesse direkt zu erforschen, indem sie historische und heutige Populationen vergleichen, spezifische Populationen identifizieren und Veränderungsmuster wie Aussterbeereignisse oder Wanderungsbewegungen aufdecken. Die Forschungsergebnisse können dazu dienen, isolierte Populationen zu identifizieren und Prioritäten für den Artenschutz festzulegen.
Allerdings sind Museumsexemplare oft nur unzureichend erhalten und unterliegen Abbauprozessen sowie Kontaminationen. Genomische Analysen stehen vor erheblichen Herausforderungen, da die DNA in Museumsexemplaren meist stark degradiert ist. Die DNA solcher Proben weist häufig postmortale Nukleotid-Schäden auf, wie etwa die hydrolytische Desaminierung von Cytosin- (C) zu Uracil-Resten (U). Bei der PCR-Amplifikation geschädigter Matrizen kann Uracil zudem durch Thymin (T) ersetzt werden, wodurch der Substitutionsprozess von C zu T abgeschlossen wird. Solche Fehler treten bevorzugt an den Enden der Moleküle auf, häufen sich im Laufe der Zeit an und können bei Exemplaren, die ein Jahrhundert oder älter sind, eine beträchtliche Rolle spielen. Bei der Durchführung von Analysen auf der Grundlage von Museumssammlungen sind robuste genomische und statistische Verfahren erforderlich, um Fehler und Unsicherheiten bei der Genotypisierung zuverlässig zu erkennen und zu vermeiden. Die optimalen Methoden für die Arbeit mit hDNA und aDNA können sich aufgrund der unterschiedlichen Geschichte ihres DNA-Abbaus voneinander unterscheiden.
Die Museomic beinhaltet auch destruktive Probenahmen, bei denen Teile bisweilen seltener Exemplare unwiderruflich entfernt werden, um DNA zu gewinnen. Dies kann bei Kuratoren und dem Sammlungspersonal zu Kontroversen führen und wirft eine Reihe ethischer Fragen auf – etwa im Hinblick auf den Umgang mit Objekten und deren Zerstörung, Praktiken des kolonialen Erwerbs und der Rückführung (Repatriierung) sowie die heutigen gesellschaftlichen und politischen Auswirkungen der Forschung. Museen, Universitäten und Fachzeitschriften entwickeln zunehmend ethische Grundsätze, bewährte Verfahren und Richtlinien für derartige Arbeiten.
Beispiele, bei denen Museomics angewandt wurden findet man auch im Blog:
„20 neue knurrende und knarrende Froscharten aus Madagaskar entdeckt“
„Pinocchio-Chamäleon führt Forschende an der Nase herum – altbekannte, aber neue Arten von Nasenchamäleons entdeckt“
„Drei neue Krötenarten springen ins Rampenlicht“
Oder ein etwas aktuelleres Beispiel:
Arianna Lord, Sara González-Delgado, Gonzalo Giribet, Paula C. Rodríguez-Flores
Connectivity and population structure of Northeast Pacific squat lobsters across chemosynthetic and non-chemosynthetic deep-sea habitats: a museomics approach
Deep Sea Research Part I: Oceanographic Research Papers, Volume 231, 2026, 104741, ISSN 0967-0637,
https://doi.org/10.1016/j.dsr.2026.104741
Der östliche Pazifik ist durch intensive chemosynthetische Aktivität entlang aktiver mittelozeanischer Rücken gekennzeichnet, darunter zahlreiche hydrothermale Quellen und Kaltwasseraustritte. Die genetische Vernetzung organisch reicher Tiefseehabitate wird durch Habitatinstabilität, physikalische ozeanographische Prozesse und artspezifische biologische Merkmale beeinflusst. Hummer gehören zu den häufigsten und vielfältigsten Makrofaunagruppen in Tiefseeökosystemen. Mehrere endemische Arten kommen in den chemosynthetischen Habitaten des östlichen Pazifiks vor und eignen sich daher ideal als Modellorganismen zur Untersuchung der öko-evolutionären Dynamik der Tiefsee. In dieser Studie untersuchen wir die intraspezifische genetische Variation eng verwandter Hummerarten aus dem Nordostpazifik, die sich in ihren ökologischen und lebensgeschichtlichen Merkmalen unterscheiden. Wir verwenden dazu einen kombinierten Ansatz, der auf ultrakonservierten Elementen (UCEs) und Sequenzen der mitochondrialen Cytochrom-c-Oxidase-Untereinheit I (COI) basiert. Unsere Ergebnisse zeigen eine insgesamt schwache geografische Populationsstruktur über große räumliche Skalen hinweg, trotz ökologischer Unterschiede zwischen den Arten und der für Tiefseeproben typischen begrenzten Stichprobengrößen. Sowohl mitochondriale als auch genomische Daten zeigen eine hohe Haplotyp- und Nukleotiddiversität, was auf große effektive Populationsgrößen und anhaltende Vernetzung hindeutet. Diese Studie stellt die erste vergleichende populationsgenomische Untersuchung von Hummerschwänzen im Nordostpazifik in unterschiedlichen Lebensräumen und Tiefen dar. Trotz begrenzter Probenahme demonstrieren wir den Nutzen von UCEs für populationsgenomische Analysen anhand von Museumsexemplaren und für die Charakterisierung assoziierter Bakteriengemeinschaften. Dies unterstreicht den Wert naturkundlicher Sammlungen für die Tiefsee-Evolutionsforschung. Darüber hinaus bieten unsere Ergebnisse einen praktischen Rahmen für die Untersuchung der Populationsvernetzung von Tiefsee-Taxa, insbesondere wenn frisches Material und eine dichte geografische Probenahme schwierig zu gewinnen sind.
