Author Archives: Stefan Schmidt

Two souls, alas, are dwelling in the amphibian breast

Tadpoles and frogs evolve as two separate life forms – despite being only one

Children worldwide are mesmerized by the amphibian life cycle as example for the complexity of life forms –  An egg turns into a tadpole which then undergoes metamorphosis to develop into a frog.  

But why is this step necessary? Couldn’t the tadpole have “learned” to reproduce, not needing the frog anymore? Or why don’t more frogs directly develop from eggs, foregoing the tadpole? – Ergo, what’s the evolutionary advantage of having both?

Charles Darwin was already puzzled by this question, looking at insect larvae and adult insects who likewise undergo metamorphosis. Since they are part of the same life form, he assumed that evolution in one phase surely must be mirrored by the other. But, since there are also such striking differences between a larva and an adult after metamorphosis, maybe evolution affects both phases differently, driving them apart? From this standpoint, one might invoke Goethe’s Faust, reciting: “Two souls, alas, are dwelling in my breast /And one is striving to forsake its brother”.

To decide between these “Darwinian” and “Faustian” viewpoints, an international team of researchers led by the University of Hull and Technical University of Braunschweig studied and compared frog and tadpole evolution of the model frog Xenopus, and the Madagascan mantellid frogs who encompass over 400 species descending from a common ancestor. In the study published in Nature Communications on May 15th, they found that the evolution of tadpoles is entirely independent from the evolution of frogs, despite that they merely represent two phases of the same organism — Faust: 1, Darwin: 0.

“Tadpoles and frogs evolving independently from one another is the explanation for the presence of two such strikingly different phases in the first place”, says Katharina Wollenberg Valero from the University of Hull. “Having different genetic programs responsible for generating adult and tadpole forms may allow each phase to adapt to changes in their environment independently, bypassing possible ill consequences for the other phase”.

Publication

Wollenberg Valero, K. C., J. Garcia-Porta. A. Rodriguez, M. M. Arias Villarraga, A. Shah., R. D. Randrianiaina, J. L. Brown, F. Glaw, F. Amat, S. Kunzel, R. D. Isokpehi, D. Metzler, and M. Vences. Phenotypic evolution is uncoupled among frog life history phases. Nature Communications, DOI:10.1038/NCOMMS15213.

Contact and inquiries:

Katharina Wollenberg Valero: k.wollenberg-valero@hull.ac.uk

Miguel Vences: m.vences-tu-bs.de

Vreni Häussermann mit dem Rolex Award for Enterprise 2016 ausgezeichnet

Für ihr Projekt „Patagonia’s Wild Depths“ ist Dr. Vreni Häusermann von der Huinay Scientific Field Station (http://www.huinay.cl) in Chile für ihre jahrzehntelange Arbeit über Biodiversität und Schutz der Chilenischen Fjorde  mit dem renommierten Rolex Award of Enterprise ausgezeichnet worden.

Vreni ist langjährige Kooperationspartnerin der Sektionen Mollusca und Arthropoda varia der ZSM, sowie ehemalige Studentin und Doktorantin der LMU München, und daher freuen wir uns ganz besonders mit Vreni und gratulieren zu dieser wunderbaren Auszeichnung!

Vreni Häussermann hat für die Biodiversitätsforschung und den Schutz der Chilenischen Fjorde Großartiges erreicht. Wenn man sich ihre Arbeitsleistung anschaut, scheint es einem so, als sei ein weiblicher Herkules am Werk. Wir nennen hier nur die Meilensteine: Inzwischen sind fast 30 Huinay-Expeditionen organisiert und durchgeführt; an die 300 Gebiete zwischen Puerto Montt und Cap Horn wurden minimal-invasiv untersucht, dabei wurden diverse neue Arten und Lebensgemeinschaften entdeckt, über die man sich in inzwischen etwa 150 wissenschaftlichen „Huinay“-Veröffentlichungen informieren kann; dazu noch das 1000-seitiges Standardwerk „Marine Benthic Fauna of Chilean Patagonia“, das sie gemeinsam mit ihrem Mann Günter Försterra und ihrem internationalen Team herausgegeben hat. War’s das? Nein, denn tausende von Artnachweisen, die auf den Expeditionen erbracht wurden,  werden in statistischen Analysen aufgearbeitet, um perfekt positionierte Meeresschutzgebiete ausweisen zu können, derer die Chilenischen Fjorde so dringend bedürfen.

Vreni, das ist einfach Spitze!

Michi Schrödl und Roland Melzer

Imagefilm: DNA-Barcoding in Bayern

“Vielfalt erforschen und nutzbar machen” ist Thema des Imagefilms über das DNA-Barcoding an der Zoologischen Staatssammlung München. Die ZSM ist derzeit Europas führendes Institut im DNA-Barcoding und weltweit auf Platz zwei der Probenlieferanten für das internationale Projekt iBOL. Ziel ist nun unter anderem der Sprung von der Grundlagenforschung in die Praxis.

Der Film wurde von Catkin Media produziert und erstmals im November 2015 auf dem Barcoding-Infotag vorgestellt.

Voucher specimens of IndoBioSys project repatriated to the Museum Zoologicum Bogoriense

In April and May 2016, the first two batches of vouchers, about 2,000 mounted and labelled specimens of insects, were repatriated to the collection of the Museum Zoologicum Bogoriense, Research Center for Biology – LIPI, in Cibinong, Indonesia. The specimens were processed through the DNA barcoding pipeline at the Zoologische Staatssammlung München (ZSM) as part of the IndoBioSys project – Indonesian Biodiversity Discovery System.

The project aims at developing new approaches to discover and describe Indonesian biodiversity. IndiBioSys is a G-to-G (government to government) initiative between Germany and Indonesia, funded by the German Federal Ministry of Education and Research (BMBF) and the Indonesian State Ministry of Research and Technology (RISTEK). The ZSM is, in cooperation with the Museum Zoologicum Bogoriense, establishing a novel high-throughput biodiversity discovery pipeline that is based on DNA barcoding as an efficient mean to assess the biodiversity of a region that is among the world’s top biodiversity hotspots.

DNA barcoding is a molecular tool for the fast and reliable identification of biological specimens and for the discovery of unknown species. Specimens of unknown identity are assigned a unique identifier based on DNA sequence data to make the species recognisable without the need for the immediate formal taxonomic treatment that is usually laborious and time-consuming. Traditional taxonomic practices have often been a major obstacle for the fast and efficient discovery and characterization of unknown biodiversity.

The returned voucher specimens will be permanently deposited in the MZB as Indonesia’s national zoological repository. Together with the data that are associated with the specimens (collecting data, sequences, photographs, biological data, etc.), the barcoded specimens represent a valuable source for research projects in the future.

Announcement: 18th R.J.H. Hintelmann Science Award for Zoological Systematics

The award was established by Mrs Elisabeth Hintelmann in memory of her husband, Robert J. H.Hintelmann

For outstanding achievements in zoological systematics, phylogenetics, paleontology, morphology, faunistics or zoogeography the association Freunde der Zoologischen Staatssammlung München e.V. has the pleasure to announce the 18th R.J.H. Hintelmann Science Award. The award has a value of Euro 5,000.- and its target group are young post-graduate scientists. The award is being awarded annually since the year 2000.

This prize is awarded not only in appreciation of the previous scientific performance of the applicant, but the winner will also be given the opportunity to continue his/her research work in cooperation with the Zoologische Staatssammlung München (ZSM). This may be carried out either by visiting the ZSM or by being provided with ZSM materials for work elsewhere. The 18th R.J.H. Hintelmann Scientific Award will be presented on January, 20th, 2017 during a ceremony at the ZSM in Munich, where the prize-winner has to provide a short lecture on his/her research topics.

Nominations may name any young post-graduate scientist, not yet in a permanent position, with outstanding performance in one or more of the fields mentioned above. The pertaining proposal or application should provide an account of the candidate’s scientific achievement. In addition, CV, list of publications, and selected reprints (not more than five) have to be submitted (please submit all in digital form, e.g. DVD, USB Stick, Dropbox link etc). The submitted documents remain with the awarding association.

Candidates may be nominated by any zoologist / systematist; self-nomination and repetitive application in several years are also possible. The prize-holder is elected on absolute majority basis by a jury appointed by the executive committee of the “Freunde der Zoologischen Staatssammlung München e.V.” Depending on the quality of applications the association reserves the right to withhold the award in any given year.

Please send applications or nominations until 31 July 2016 to:

Freunde der Zoologischen Staatssammlung München e.V.
c/o Michael Balke
R.J. H. Hintelmann-Wissenschaftspreis
Muenchhausenstrasse 21
81247 Munich
Germany

or by email to kaefer@zsm.mwn.de and cc to schoenitzer@zsm.mwn.de

For further information please contact our secretary Michael: kaefer@zsm.mwn.de

Neue digitale Welten in der Zoologie

barcoding-zsmDie ZSM stellte am 15. Februar 2016 ihre neue Website ins Netz.  Diese ist unter der URL barcoding-zsm.de zu erreichen. Damit wollen die Wissenschaftler ihre Ergebnisse einem breiten Publikum präsentieren und Einblick in ihre aktuelle Arbeit geben. Die Website bietet in anschaulicher und übersichtlicher Form Informationen über sehr viele Arten im Barcoding sowie über bisher erfolgte praktische Anwendungen und Beispiele.

Beim DNA-Barcoding werden bestimmte Gensequenzen einer Tierart auf dem sogenannten Barcoding-Gen oder CO1-Gen erfasst und in einer Online-Bibliothek für Fachleute zur Verfügung gestellt. Diese genetischen Referenzdaten erlauben später eine eindeutige Bestimmung und Zuordnung unbekannter Organismen bis auf Artniveau. Dabei können nicht nur vollständige Tiere, sondern auch Fellreste, Fleischproben oder Larvenstadien von Insekten zweifelsfrei und sehr schnell bestimmt werden. Dies war bisher in vielen Fällen nicht oder nur mit sehr großem Aufwand möglich.

Das Projekt ist Teil des internationalen Barcoding-Projektes iBOL mit Sitz in Kanada. Dieses verfolgt das ehrgeizige Ziel, alle Tierarten weltweit genetisch zu erfassen. Die Münchener Forscher sind die deutschen Projektpartner von iBOL und untersuchen vor allem Tierarten aus Bayern sowie aus den Nachbarregionen.

Das DNA-Barcoding erlaubt viele praktische Anwendungsmöglichkeiten. So können landwirtschaftliche Schädlinge bereits in sehr frühen Larvenstadien erkannt  und damit rasch bekämpft werden. Ein spektakuläres Beispiel ist die Kirschessigfliege, die sich derzeit in Süddeutschland ausbreitet. Dieser gefürchtete Schädling wurde im Rahmen des Barcoding-Projektes erstmalig in Deutschland nachgewiesen. Ein weiterer Fall, der große Aufmerksamkeit erregte, betraf eine Tibet-Urlauberin. Diese brachte einen seltenen Parasiten aus dem Urlaub mit, der unter ihrer Haut sein Unwesen trieb. Mit Hilfe des DNA-Barcoding konnten die Experten diesen als Larve einer zum Glück harmlosen Yak-Dasselfliege identifizieren. Eine ähnliche Entwarnung konnte nach DNA-Analyse im Falle einer Käferlarve (Trichodes apiarius, “Bienenwolf”) gegeben werden, die sich am Hals eines Münchner Babys festgebissen hatte.

In weiteren Kooperationsprojekten untersuchen die Münchener Forscher Fisch- und Fleischproben im Rahmen der Lebensmittelkontrolle, erarbeiten eine Referenzbibliothek für relevante Insekten in der forensischen Entomologie, unterstützen die Nationalparks Bayerischer Wald und Berchtesgaden bei der Analyse von Massenproben durch Next-Generation-Sequencing (NGS) und bauen eine Datenbank mit Zootieren auf. Diese und andere Projekte sind ausführlich auf der neuen Website beschrieben. Die Webseite liefert darüber hinaus eine Gesamtübersicht über die einheimische Fauna mit Fotos und Verbreitungsdaten tausender Arten.

Außerdem kann das DNA-Barcoding auch für die wissenschaftliche Grundlagenforschung verwendet werden. So entdeckten die beteiligten Wissenschaftler bereits mehrere so genannte Zwillingsarten. Dabei handelt es sich um Arten, die sich hinter bereits bekannten Arten verbergen und nun auf genetischem Weg leichter entlarvt werden können. Verschiedene Publikationen in zum Teil hochrangigen wissenschaftlichen Zeitschriften dokumentieren diese Erfolge. Dabei sei vor allem das Barcoding der deutschen Wildbienen- sowie Käferarten erwähnt, welches den Forschern viel Anerkennung einbrachte.

ZSM runs DNA barcoding training at the MZB in Cibinong, West Java

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Staff members of the MZB participating in a training course on DNA barcoding.

The ZSM is currently running a training course at the Museum Zoologicum Bogoriense (MZB), Research Center for Biology – LIPI in Cibinong, Indonesia. The IndoBioSys coordinator at the ZSM, Bruno Cancian, is instructing Indonesian project partners to process voucher specimens according to a standardised protocol that was developed by the Canadian Centre for DNA Barcoding (CCDB) in Guelph, Canada. The procedure is part of a high-throughput workflow that was established at the ZSM as part of several large-scale DNA barcoding projects, including the Barcoding Fauna Bavarica and the German Barcode of Life projects. The optimised workflow enabled the ZSM to process nearly 200.000 specimens since the first barcoding projects commenced at the ZSM about 10 years ago.

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Participant of the training course processing specimens obtained from Malaise trap samples.

The preparation of voucher specimens for DNA barcoding involves image capture, recording of collecting data, sampling (leg picking), and transfer of samples to PCR plates that are subsequently processed at the CCDB. The data are maintained and managed using the Barcode of Life Database System as database management system that allows Indonesian and German project partners to access and analyse the data as soon as they are available, anywhere and at any time.

Specimens for barcoding were obtained during an expedition of Indonesian, German, and British specialists. Most of the material, primarily insects that comprise the largest number unknown organisms in the Indonesian fauna, was collected using Malaise traps. These traps are the most efficient method for obtaining a lot of insects in a very short time frame.

IndoBioSys project is a joint project of the ZSM in Munich and headed by the Museum für Naturkunde in Berlin on the German side, and the MZB/LIPI on the Indonesian side. The project is funded by the Federal Ministry of Education and Research and the Indonesian State Ministry of Research and Technology. It aims at establishing a novel high-throughput biodiversity discovery pipeline that is based on DNA barcoding as efficient means to assess the biodiversity of a region that is among the world’s top biodiversity hotspots.

DNA barcoding of Indonesian biodiversity – the IndoBioSys project

IndoBioSys – Indonesian Biodiversity Discovery System – aims at developing new approaches to discover and describe Indonesian biodiversity. The ZSM is, in cooperation with the Museum Zoologicum Bogoriense, Research Center for Biology – LIPI in Cibinong, Indonesia, establishing a novel high-throughput biodiversity discovery pipeline that is based on DNA barcoding as efficient means to assess the biodiversity of region that is among the world’s top biodiversity hotspots.

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Malaise trap for collecting insects set up in the study area

The first field expedition to the study area, the Halimun-Salak National Park in West Java, was conducted during September and October 2015. A team of specialists from Germany, Austria, the UK, and their project partners from the Museum Zoologicum Bogoriense, Research Center for Biology – LIPI (MZB) collected their taxa of interest using a range of different standardised methods, including Malaise traps, net sweeping, and light trapping.

Novie Safita from Universitas Andalas in Padang, Sumatra, taking images of voucher specimens with a Keyence VHX-5000 digital microstope at the ZSM.

The samples that were obtained during the field trip are currently being processed at the MZB in Cibinong and the ZSM in Munich. Since November 2015, nearly 4,000 samples have been processed. The first results reflect the high quality of the samples and are most promising for establishing an efficient and standardized system for species identification of the poorly known Indonesian fauna.

The majority of specimens that are present in the Malaise trap and sweep net samples belong to groups of organisms that are known to be very diverse in tropical countries but very little known yet. It is estimated that well over 90% of the species discovered as part of the project will be new to science, in particular Hymenoptera, Diptra, and Coleoptera. All barcoding voucher specimens are deposited at the MZB in Cibinong, Indonesia.

IndoBioSys oucher specimens processed for DNA barcoding (from top left to bottom right (Hymenoptera: Braconidae, Lepidoptera: Geometridae: Mnesiloba, Coleoptera, Lepidoptera: Geometridae: Polynesia, Hymenoptera: Apoidea, Hymenoptera: Chrysididae, Hymenoptera: Vespidae: Eumeninae, Lepidoptera: Geometridae: Tristeirometra, Coleoptera).

IndoBioSys voucher specimens processed for DNA barcoding (to row from left to right : Hymenoptera: Braconidae, Lepidoptera: Geometridae: Mnesiloba, Coleoptera; middle row: Lepidoptera: Geometridae: Polynesia, Hymenoptera: Apoidea, Hymenoptera: Chrysididae; bottom row: Hymenoptera: Vespidae: Eumeninae, Lepidoptera: Geometridae: Tristeirometra, Coleoptera).

Stefan Schmidt / ZSM
Olga Schmidt / ZSM

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Contact
Dr. Bruno Cancian, coordinator
indobiosys-zsm@zsm.mwn.de

Verleihung des 17. R.J.H. Hintelmann Wissenschaftspreises für zoologische Systematik

Am 15. Januar 2016 wurde der mit 5000,- EURO dotierte R.J.H. Hintelmann Wissenschaftspreis für zoologische Systematik zum 17. Mal vergeben, und zwar an Dr. Emmanuel Toussaint (Paris / Kansas).  Die Preisvergabe erfolgte im Rahmen einer feierlichen Abendveranstaltung druch Frau Elisabeth Hintelmann, der Stifterin des Preises.

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Frau Hintelmann mit dem Preisträger des 17. R.J.H. Hintelmann Wissenschaftspreises für zoologische Systematik, Dr. Emmanuel Toussaint. Foto: Stefan Schmidt.

Dr. Toussaint hat seine Dokorarbeit an der ZSM verfasst, und zwar über die Evolution verschiedener Insektengruppen des indomalayisch-australasiatischen Archipels. Dabei verstand es Dr. Toussaint, einen Bogen von integrativer Taxonomie zur modernsten Systematik und Evolutionsforschung zu spannnen.  Der hohe Anspruch seiner Forschungsarbeit spiegelt sich in einer langen Liste von Publikationen in internationalen “Topjournalen” wider.

Dr. Toussaint forscht derzeit im Rahmen seines ersten Postdoktorandenprojektes an der Kansas University an südamerikanischen Insekten, unterhält aber sehr enge Beziehungen zur ZSM, aus denen sich laufend neue Publikationen und Projekte ergeben.

Michael Balke / ZSM

DNA-Barcoding-Infotag an der ZSM

Nutzungsmöglichkeiten der DNA-Barcoding Projekte an der Zoologischen Staatssammlung

Barcoding-Infotag.pdf - Adobe Acrobat ProIm Rahmen des Umweltpaktes Bayern des Bayerischen Staatsministeriums für Umwelt und Verbraucherschutz veranstaltet die Zoologische Staatssammlung München (ZSM) am Donnerstag, 12. November 2015 von 13:00 bis circa 17:00 einen Info-Tag zum Thema „Nutzungsmöglichkeiten der DNA-Barcoding-Projekte an der Zoologischen Staatssammlung“.

Es ist uns ein Anliegen, Ihnen das Potenzial dieser innovativen Methode (zur Identikation und zum Monitoring von Tier-, Pflanzen- und Pilzarten) für Anwendungen aller Art vorzustellen. Ziel der Veranstaltung ist es zudem, durch gegenseitigen Austausch und Diskussion die Wünsche und Bedürfnisse potenzieller Anwender besser kennenzulernen und die methodischen Weiterentwicklungen daraufhin auszurichten.

gonepteryxOrt: Hörsaal der ZSM, Münchhausenstr. 21, 81247 München (S2-Obermenzing, Parkplätze vorhanden)

 

 

Programm

  • 13:00 Prof. Dr. G. Haszprunar (ZSM): Vorstellung der DNA-Barcoding Projekte an der Zoologischen Staatssammlung München
  • 13:30 Dr. M. Geiger (ZFMK): DNA Barcoding im gesamtdeutschen bzw. europäischen Kontext
  • 14:00 Kurzbeiträge (10-15 min)
    • Bayerisches Landeskriminalamt (BLKA) – Forensische Entomologie und Barcoding: Ein Blick in die Zukunft
    • Bayerisches Landesamt für Gesundheit und Lebensmittelsicherheit (LGL) –Fischartenidentizierung in der amtlichen Lebensmittelüberwachung
    • Nationalpark Bayerischer Wald (NPBW) – Barcoding in der Praxis einer Nationalparkverwaltung
    • Universität Bayreuth – BARCODING – Brücke von der Schule zur Forschung (und umgekehrt)
  • 14:4516:00 Kaeepause & Get together (Präsentation von Projekten – Diskussion an Infoständen)
  • 16:0017:00 Fragen, Diskussionen, Ausblick und Zusammenfassung

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