Probenahme von eDNA aus Seen zur Erklärung der globalen biologischen Vielfalt
Umwelt-DNA (Environmental DNA, eDNA) ist genetisches Material, das von Organismen in der Umwelt hinterlassen wird. Dazu gehören Hautzellen, Haare, Exkremente oder anderes zelluläres Material. Durch das Sammeln und Analysieren dieser eDNA können Forschende feststellen, welche Arten in einem bestimmten Gebiet vorkommen, ohne sie direkt beobachten oder einfangen zu müssen. Ein wesentlicher Vorteil dieser Methode ist, dass sie nicht invasiv und für Bürgerwissenschaft geeignet ist.
Den Verlust und die Umverteilung der biologischen Vielfalt bewerten
Über das Projekt LeDNA(öffnet in neuem Fenster), das vom Europäischen Forschungsrat(öffnet in neuem Fenster) unterstützt wurde, sollten eDNA-Probenahmeverfahren angewendet werden, um den Verlust und die Umverteilung der biologischen Vielfalt zu bewerten. Mit diesem Projekt sollten die derzeitigen Methoden zur Bestimmung der Verbreitung von Arten überarbeitet werden, da sie teuer, zeitaufwendig und schwierig sein können, wenn es darum geht, große geografische Regionen abzudecken. „Wir wollten herausfinden, ob Seen als Akkumulatoren von eDNA dienen, indem sie transportierte eDNA aus Flüssen aufnehmen“, erklärt LeDNA-Projektkoordinatorin Kristy Deiner von der ETH Zürich(öffnet in neuem Fenster) in der Schweiz. „Wenn sich Seen eDNA aus ihren Einzugsgebieten ansammeln, können Proben dieser eDNA Informationen enthalten, mit denen große Gebiete kostengünstig überwacht werden können.“ Im Rahmen des Projekts wurden neue eDNA-Erfassungsmethoden entwickelt und hochmoderne Sequenzierungsverfahren eingesetzt, um den Überwachungsprozess zu beschleunigen. Darüber hinaus rückte das Projektteam Bürgerwissenschaftler in den Mittelpunkt und ermutigte Freiwillige, Proben zu nehmen und zum Aufbau einer globalen Erhebung von eDNA aus Seen beizutragen.
eDNA-Zustände in vitro und in situ untersuchen
Bei Laborversuchen konnte das Projektteam besser erkennen, wie lange eDNA unter Umweltbedingungen überdauert. Messungen an Flüssen, die mit Seen verbunden sind, zeigten, dass eDNA tatsächlich in Seen gelangt. „Wir konnten eine funktionierende Methodik für die Untersuchung von eDNA-Zuständen in vitro und in situ entwickeln“, sagt Deiner. „Wir haben auch erfolgreich einen innovativen eDNA-Sampler entworfen, mit dem Proben schnell und sicher genommen werden können, auch von Bürgerinnen und Bürgern. Dieses Gerät ist zum Patent angemeldet.“ Das Projektteam hat auch gezeigt, dass eDNA-Zustände empirisch von Umweltproben getrennt und untersucht werden können. Das spricht für den Einsatz von eDNA als Mittel zur Überwachung von Veränderungen der biologischen Vielfalt. Dies könnte sich als entscheidend für die Bereitstellung genauer Daten über den Verlust der biologischen Vielfalt erweisen und gezieltere wirksamere politische Maßnahmen ermöglichen.
Menschen dazu inspirieren, sich mit neuen Technologien zu beschäftigen
Das Team von LeDNA hat sowohl das Potenzial der Nutzung von eDNA zur Überwachung der biologischen Vielfalt in großem Maßstab als auch die Einbindung der Bevölkerung über soziale Medien erfolgreich demonstriert. Die Methoden und Ergebnisse aus LeDNA werden auch eine wissenschaftlich fundierte Grundlage für politische Entscheidungen darstellen. „Wir hoffen, dass diese Methoden zur globalen Überwachung der biologischen Vielfalt und die Datenerfassung beitragen werden“, fügt Deiner hinzu. „So können globale Abkommen wie der Globale Biodiversitätsrahmen von Kunming-Montreal(öffnet in neuem Fenster) eingehalten werden.“ Eine Veröffentlichung zu diesem Thema ist derzeit in Arbeit. Zu den nächsten Schritten gehören die Kommerzialisierung einiger der entwickelten Probenahmesysteme und der Aufbau eines partizipativen, auf Belohnung basierenden Prozesses, über den Menschen eDNA-Proben entnehmen und teilen können. „Wir wollen die Menschen dazu inspirieren, sich mit neuen Technologien zu beschäftigen, um verwertbare Daten zu generieren, die zur Lösung der Biodiversitätskrise beitragen, mit der wir konfrontiert sind“, sagt Deiner.
