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Umwelt-DNA: Die unsichtbaren Spuren unserer wilden Nachbarn

01.05.2020, Julia Schmid

Wer sucht, der findet. Unsichtbare Spuren der wilden Nachbarn sind praktisch √ľberall dort zu finden, wo sich die Tiere f√ľr l√§ngere Zeit aufgehalten haben. Ob in einem Teich, in einem Fluss oder im Boden, Tiere hinterlassen abgestorbene Hautzellen, Kot oder Schleim und somit auch Teile ihres Erbguts. Mittels Analyse dieses Erbgutes aus der Umwelt lassen sich Tier- oder Pflanzenarten nachweisen, die durch sonst nur schwer aufzusp√ľren sind. F√ľr die √∂kologische Forschung und die Praxis bietet diese moderne Methode effizientere M√∂glichkeiten, die Artenvielfalt zu erfassen.

Will man eine Art mithilfe von Umwelt-DNA*, oder abgek√ľrzt eDNA, nachweisen, muss man erst mal Proben im Freien sammeln. Besonders geeignet f√ľr die Analyse sind Wasser-, Boden-, Schnee- oder Sedimentproben. Zur√ľck im Labor isoliert die Forscherin das Erbgut aus der Probe. Dieses kann nun neben Erbgutfragmenten der gesuchten Art auch solche von anderen Organismen enthalten. Daher m√ľssen diese mittels ¬ęMetabarcoding¬Ľ identifiziert werden: Man sucht nach bestimmten DNA-Abschnitten und vergleicht diese mit sogenannten Referenzsequenzen aus einer Datenbank. Findet das Computersystem einen Treffer in der Datenbank, ist die Art identifiziert. Das Prinzip ist dasselbe wie beim Lebensmitteleinkauf: Der Strichcode (entspricht der DNA Sequenz) wird an der Kasse gescannt und mit dem internen System abgeglichen, um den Preis des Lebensmittels (entspricht der Tierart) zu ermitteln.

 

 

Probenentnahme von Umwelt-DNA in einem Schweizer Fliessgewässer. © Adrian Dietrich / swild.ch

 
Vereinfachter Artennachweis 

Die Umwelt-DNA bietet sowohl in der Forschung als auch in der Naturschutzpraxis vielf√§ltige Anwendungsm√∂glichkeiten, die noch vor 10 Jahren technisch unvorstellbar waren. Seltene, scheue oder nachtaktive Arten sind h√§ufig schwierig aufzusp√ľren. Will man von ihnen DNA-Proben entnehmen, ist das mit grossem Aufwand verbunden. Proben mit Umwelt-DNA hingegen k√∂nnen von solchen Arten mit vergleichsweise geringem Aufwand gesammelt werden. Zudem lassen sich gleich mehrere Arten mit einer einzelnen Probe nachweisen, was Aufschluss √ľber die Artenzusammensetzung eines Gebietes geben kann.¬†

 

 

Die Wasserspitzmaus ist in der Schweiz eine gefährdete Art.
© swild.ch

Mit dieser Methode l√§sst sich beispielsweise die Amphibienvielfalt in Weihern untersuchen oder man setzt sie f√ľr die Fr√ľherkennung von invasiven Gew√§sserorganismen wie die Zebra- und Quaggamuscheln ein. Eine weitere Anwendung aus der Praxis ist der Nachweis der als gef√§hrdet eingestuften Wasserspitzmaus. Diese seltene Art ist sehr stressempfindlich und daher ist der Nachweis mittels eDNA eine gute Alternative zur traditionellen Nachweismethode mit Lebendfallen. M√∂glich sind auch genetische Untersuchungen von Mageninhalten einer Art, was R√ľckschl√ľsse auf deren Speiseplan erlaubt.

 

 

Die Teichnachbarn dieser Grasfrösche lassen sich mit durch eine Umwelt-DNA Analyse bestimmen. © Berneggerruth / stadtwildtiere.ch

 

 
Schwächen der Umwelt-DNA-Methode

Bislang kann Umwelt-DNA traditionelle Monitoring-Methoden nur erg√§nzen, aber (noch) nicht ersetzen. Denn trotz aller Vorteile hat die Methode einige Schw√§chen. Die Erbgutmolek√ľle zersetzen sich in der Umwelt schnell. UV-Strahlung, mechanische Zerkleinerung durch die Reibungskr√§fte in Fl√ľssen, aber auch der Abbau durch Bakterien oder Pilze reduzieren die Menge und die Qualit√§t des Erbguts in der Umwelt. Schon wenige Tage reichen, um die DNA in der Umwelt abzubauen. Dadurch wird eine exakte Analyse schwieriger und es kann zu Fehlern in der Artenbestimmung kommen. Des Weiteren k√∂nnen bislang keine Aussagen √ľber die Anzahl Individuen einer Art gemacht werden, sondern nur, ob diese Art im Gebiet vorkommt. Man darf jedoch gespannt darauf sein, wie die Methode in den n√§chsten Jahren weiterentwickelt wird und welche M√∂glichkeiten sich er√∂ffnen.¬†

* DNA = Deoxyribonucleic acid, deutsch Desoxyribonukleins√§ure, ist das Molek√ľl, das bei allen Lebewesen die Erbinformation tr√§gt.
englisch: environmental DNA = eDNA 

 
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