Hunde begleiten uns schon Jahrtausende als Jagdgefährten, Hüte- und Wachhunde oder Familienmitglieder. Durch intensive Zucht existieren heutzutage hunderte Rassen mit unzähligen verschiedenen Merkmalen. Um so spannender ist es, dass wir von manchen Hunderassen nicht wissen, wo oder wie sie entstanden sind. Der Altdeutsche Schafpudel, welcher heute vermehrt als Familien- und Therapiehund gezüchtet wird, stellt ein hervorragendes Beispiel dafür dar. Vermutungen zufolge stammt er aus der ostdeutschen Tiefebene [1] und wurde dort vor allem als Hütehund eingesetzt. Die genaue Herkunft des Schafpudels ist jedoch unklar.
Fokus Forschung: Genetik des Schafpudels
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Forscher Nachwuchs | NWK 2023 | Anton Ulbricht erforscht die Herkunft des Altdeutschen Schafpudels
Im Rahmen dieser Arbeit soll auf Basis von DNA-Sequenzierungsdaten der Genotyp eines Schafpudel-Rüden ermittelt werden, um ihn anschließend mit Genotypen anderer Hunde zu vergleichen und den Altdeutschen Schafpudel so phylogenetisch einordnen zu können. Die Genotypisierung von Organismen wird oft mit Hilfe von DNA-Microarrays durchgeführt, bei denen die einzelnen Ausprägungen vieler unterschiedlicher Einzelnukleotidaustausche eines Organismus ermittelt werden. Bei dieser Methode wird die DNA des zu untersuchenden Individuums normalerweise stark fragmentiert und vervielfältigt. Diese Fragmente binden dann an spezifisch designte Sonden, wodurch die Einzelnukleotidaustausche analysiert werden können. Ein solches Array ist der CanineHD BeadChip von Illumina, mit dem bereits Genotypen unterschiedlichster Rassen ermittelt wurden und online verfügbar sind. Der BeadChip betrachtet über 170.000 Einzelnukleotidaustausche, die gleichmäßig über das Hundegenom verteilt sind. Um einen vergleichbaren Genotyp des untersuchten Schafpudel-Rüden ausschließlich anhand von Sequenzierungsdaten zu erhalten, wurde mit diesen Sondensequenzen in den Sequenzierungsreads mittels eines globalen Alignments nach Übereinstimmungen gesucht. Anschließend wurden die jeweiligen Basen notiert, die sich an der Stelle der Einzelnukleotidaustauschs befanden, um daraus letztendlich den Genotyp zu bilden.
Der resultierende Genotyp konnte für den Vergleich mit 730 anderen Hundegenotypen von 130 verschiedenen Rassen verwendet werden. Anschließend wurde eine Identity-By-State (IBS) Distanzmatrix mit PLINK [2] berechnet, um daraus mit PHYLIP [3] ein Kladogramm zu konstruieren. Die Qualität des Kladogramms wurde mittels Bootstrap-Analyse validiert. Die Bootstrap-Analyse ist eine Methode, bei der die verschiedenen Varianten des Genotyps zufällig durchmischt werden, wobei Varianten auch mehrfach oder gar nicht vorkommen können. Die resultierenden durchmischten Genotypen werden dann erneut für die Distanzmatrixberechnung und Kladogramm-Konstruktion verwendet. Insgesamt wurden 100 Bootstrap-Durchläufe durchgeführt. Im resultierenden Bootstrap-Kladogramm sind Knotenpunkte mit Bootstrap-Werten über 70 mit einem gelben und über 95 mit einem grünen Kreis markiert. Der Bootstrap-Wert gibt an, in wie vielen Fällen des Bootstrap-Test die Konstellation rechts des Knotenpunktes genauso vorlag. Werte über 70 gelten als signifikant [4]. Erste Ergebnisse zeigen, dass der Altdeutsche Schafpudel zuverlässig in eine Klade mit vielen italienischen und deutschen Hunderassen eingeordnet werden konnte, es sind aber auch Hunde anderer Regionen vertreten. Es konnte bereits gezeigt werden, dass die Genotypisierung auf Basis von Sequenzierungsreads sehr gut funktioniert und ein Vergleich mit anderen Hunden möglich ist. Die Qualität der entwickelten Methode muss folgend noch genauer validiert werden, zum Beispiel könnte derselbe Hund mit Hilfe des CanineHD BeadChips und anhand von Sequenzierungsreads genotypisiert werden und anschließend ein Vergleich der beiden resultierenden Genotypen erfolgen. Außerdem ist es notwendig, noch weitere Hunde mit in die Analyse einzubeziehen, um eine genaue Aussage über die Herkunft des Schafpudels treffen zu können.
Anton Ulbricht begann 2018 mit dem Bachelorstudium im Bereich „Biotechnologie“ an der Hochschule Mittweida. Nach dessen erfolgreichen Abschluss setzte er seine wissenschaftliche Ausbildung mit dem Masterstudium im Bereich „Genomische Biotechnologie“ fort. Im Rahmen seiner Masterarbeit setzt sich Anton Ulbricht nun gemeinsam mit Professor Röbbe Wünschiers und Nils Schön mit der Genetik des Schafpudels auseinander. Neben dem Studium ist er ehrenamtlicher Breakdance-Trainer bei der „BrokenBeatCrew“ in Frankenberg/Sa..
Text: Anton Ulbricht
[1] M. Jennissen-Tibbe, „schafpudel.net“. schafpudel.de (zugegriffen 15. Februar 2023).
[2] C. C. Chang, C. C. Chow, L. C. Tellier, S. Vattikuti, S. M. Purcell, und J. J. Lee, „Second-generation PLINK: rising to the challenge of larger and richer datasets“, GigaSci, Bd. 4, Nr. 1, S. 7, Dez. 2015, doi: 10.1186/s13742-015-0047-8.
[3] J. Felsenstein, „PHYLIP: Phylogeny Inference Package. Version 3.2“, Cladistics, Nr. 5, S. 164–166, Dez. 1989, doi: 10.1086/416571.
[4] D. M. Hillis und J. J. Bull, „An Empirical Test of Bootstrapping as a Method for Assessing Confidence in Phylogenetic Analysis“, Systematic Biology, Bd. 42, Nr. 2, S. 182, Juni 1993, doi: 10.2307/2992540.