Populatiegenetica

Datura voert genetisch onderzoek met behulp van microsatellieten of SNPs. De kosten van een onderzoek hangen sterk af van het type monsters en het doel van het onderzoek.

Genetische profielen verkregen uit een verzameling van weefselmonsters of uitwerpselen geven waardevolle informatie die gebruikt kan worden om populaties effectiever te kunnen beheren:

  • Individu herkenning. Individuen kunnen herkend worden aan het genetisch profiel. Dit maakt het mogelijk om op basis van uitwerpselen een zeer nauwkeurige schatting te maken van de populatie grootte.
  • Populatiestructuur. Is de populatie opgedeeld in sub-populaties? Welke al dan niet fysieke barrières staan genetische uitwisseling in de weg?
  • Genetische diversiteit. Hoe groot is de genetische diversiteit van populaties?

Individu herkenning. Populatiegenetica zal een steeds belangrijker rol gaan spelen bij natuurbeheer. Genetische informatie kan verkregen worden aan de hand van DNA uit bijvoorbeeld uitwerpselen of ‘roadkills’.  DNA uit uitwerpselen en weefselmonsters kunnen gebruikt worden om individuen te herkennen. Als non-invasieve variant op de capture-recapture methode kan, door DNA uit een verzameling van uitwerpselen te gebruiken, zeer nauwkeurig in kaart worden gebracht hoe groot een populatie is.

Populatiestructuur

Dezelfde genetische informatie die gebruikt wordt voor individu herkenning geeft ook inzicht in populatiestructuur. Er zijn veel faunapassages en ecoducten aangelegd. Onder andere omdat dit genetische uitwisseling moet stimuleren. Tot op heden blijft onderzoek naar de effectiviteit van ecoducten vrijwel beperkt tot het monitoren of dieren er gebruik van maken. Datura biedt genetisch onderzoek aan om de effecten van faunapassages op dierpopulaties te onderzoeken. Daarbij maken we gebruik van de modernste technieken zoals high-throughput SNP-lines.

Resultaten van dergelijk genetisch onderzoek maken het mogelijk om faunapassages aan te leggen op strategische punten. Hierdoor kunnen negatieve effecten van infrastructuur effectiever gemitigeerd worden.

Genetische variatie

In kleine populaties kan inteelt optreden wat uiteindelijk het uitsterven van een populatie kan betekenen. Minder bekend is dat lage genetische diversiteit ook in grote populaties sterk negatieve effecten kan hebben. De ‘effectieve populatie grootte’ is een belangrijke maat als het gaat om het meten van genetische diversiteit in populaties. De effectieve populatie grootte kan gezien worden als de werkelijke populatie grootte, gecorrigeerd voor genetische diversiteit. De genetische diversiteit is vaak laag in een populatie die recent een sterke groei doorgemaakt heeft. Ondanks dat het aantal individuen toegenomen is, blijft zo een populatie zeer kwetsbaar voor veranderingen. Dat komt omdat er te weinig genetische variatie binnen een populatie aanwezig is om snel genoeg aan te passen aan de veranderingen die al dan niet veroorzaakt zijn door de mens. Denk hierbij ook aan klimaatverandering.

Microsatellieten vs SNPs.

Datura brengt genetische diversiteit op twee manieren in kaart: aan de hand van microsatellieten of door een SNP analyse. Datura focust zich op het analyseren van grote hoeveelheden SNPs. SNPs zijn basenparen in het DNA die zeer veel variatie tonen tussen individuen. Aan de hand van SNPs kan tegen geringe kosten veel gedetailleerde informatie verzameld worden. Informatie over de genetische diversiteit van populaties, het herkennen van individuen en kan de populatiestructuur in kaart gebracht worden.

Traditioneel werd genetische diversiteit geanalyseerd aan de hand van microsatellieten. Microsatellieten zijn kleine stukjes DNA die zich een aantal keer achter elkaar herhalen. Het aantal herhalingen is zeer variabel en daarmee karakteristiek. Aan de hand van 12-15 informatieve microsatellieten kunnen individuen herkend worden. Het gebruik van microsatellieten heeft echter diverse nadelen.

  • De lengte van microsatellieten is hypervariabel. Daardoor is het lastig om onderscheid te maken tussen verschillende populaties. Stel populatie 1 heeft allel A en populatie 2 heeft allel B. De kans is vrij groot dat er een mutatie plaats vind waardoor een deel van populatie 2 allel A krijgt. Het lijkt dan alsof er genetische uitwisseling heeft plaats gevonden tussen de beide populatie maar in werkelijk is er een mutatie ontstaan. Dat leidt tot overschatting van genetische uitwisseling tussen populaties. SNPs muteren veel langzamer waardoor SNPs betrouwbaardere informatie geven over de populatiestructuur.
  • Zogenaamde stutter peaks zorgen voor ruis gedurende een microsatellietanalyse. SNP analyse is gebaseerd op een andere techniek waarbij dit probleem niet optreed.
  • Om de lengte van een microsatelliet vast te stellen moeten fragmenten van ongeveer 150 bp gebruikt worden. Helaas is DNA in uitwerpselen vaak gefragmenteerd waardoor dergelijke fragmenten lastig te detecteren zijn. Voor het vaststellen van een SNP worden fragmenten van 60-80 bp gebruikt. De detectiekans van deze kortere fragmenten is veel groter waardoor de kans op mistyping kleiner is.
  • SNP analyse leent zich beter voor high throughput screening waardoor de kosten per monster sterk gereduceerd kunnen worden. Het feit dat er vaak meer dan twee allelen zijn voor een microsatelliet, kan gecompenseerd worden door een grote hoeveelheid SNPs (48-96) te screenen.

In de toekomst zullen SNPs steeds vaker gebruikt worden om populatiestructuren te onderzoeken en individuen te herkennen. Voor diverse soorten zijn microsatellieten bekend. Omdat SNP analyse een nieuwere techniek is, zijn de locaties van SNPs vaak onbekend. Echter, voor steeds meer soorten worden SNPs in kaart gebracht. SNP analyse zal dus steeds vaker toegepast gaan worden.

“Populatiegenetica kan worden gebruikt om effectiviteit van faunapassages te onderzoeken.”

“DNA uit enkele tientallen uitwerpselen is genoeg om zeer nauwkeurig de populatiegrootte te berekenen.”