10.01.2022 - University of Copenhagen

Welche Tiere gibt es genau hier? Jetzt können Forscher die Antwort aus dem Nichts finden

Forscher haben einen Weg gefunden, um mit einer neuen Methode DNA-Proben von Tieren aus der Luft zu sammeln

Die Identifizierung der Tierarten, die in einem bestimmten Gebiet leben, kann eine Menge Arbeit sein. In der Regel muss man die Tiere mit bloßem Auge entdecken oder sie mit einer Kamerafalle aufzeichnen. Ihre Anwesenheit lässt sich auch anhand der Spuren, die sie auf dem Boden oder in Form von z. B. Kot hinterlassen, feststellen. Allen diesen Methoden ist jedoch gemeinsam, dass sie zeitaufwändig sind.

Forscher von der Universität Kopenhagen und der Queen Mary University of London scheinen nun eine Lösung für dieses Problem gefunden zu haben. In zwei neuen, parallel durchgeführten Studien haben sie gezeigt, dass DNA aus der Luft helfen kann, die in einem bestimmten Gebiet vorkommenden Tiere zu identifizieren. Dazu verwenden sie ein so genanntes DNA-Vakuum.

Das dänische Forscherteam hat die neue Methode im Kopenhagener Zoo getestet, wo sie die Luft in den Okapi-Ställen, in der Regenwaldhalle und im Außenbereich der Gehege gefiltert haben.

"Wir waren von den Ergebnissen verblüfft. Durch das Absaugen von DNA aus der Luft konnten wir 49 Tierarten identifizieren, darunter Säugetiere, Vögel, Frösche, Reptilien und Fische. In der Regenwaldhalle fanden wir sogar Spuren des Faultiers, der Boa und der Guppys, die in einem kleinen Teich leben. Im Außenbereich haben wir viele der Tiere identifiziert, die in diesem Teil des Parks Zugang zu Außenbereichen haben, darunter Strauß, Perlhuhn, Giraffe, Zebra, Impala, Okapi und Nashorn", erklärt Associate Professor Kristine Bohmann vom GLOBE-Institut an der Universität Kopenhagen, die die dänische Studie leitet.

Das dänische Forscherteam testete verschiedene Methoden, um tierische DNA aus der Luft zu filtern: ein so genanntes Wasservakuum, bei dem die DNA aus der Luft in Wasser gesaugt wird, und einen Ventilator, wie er auch zur Kühlung von Computern verwendet wird. Letzterer saugte die Luft in einen Filter, der dann die DNA identifizierte. Die Forscher testeten zwei Versionen des Ventilators, von denen der kleinste nicht größer als ein Golfball war. Mit diesen drei "Staubsaugern" sammelte das dänische Forscherteam insgesamt 40 Luftproben aus dem Kopenhagener Zoo.

Mäuse, Eichhörnchen und Fische

Die meisten, aber nicht alle der Tierarten, die die Forscher anhand der Luft-DNA identifiziert haben, leben in Gefangenschaft im Zoo. Die Forscher identifizierten auch DNA von Arten, die außerhalb des Zoos leben, darunter Hund, Katze, Wühlmaus, Gelbhalsmaus, Ratte und rotes Eichhörnchen. Sie registrierten sogar drei Fischarten, die an die Tiere im Zoo verfüttert wurden.

"Es ist schwierig, mit Luft zu arbeiten, denn Luft berührt alles. Das bedeutet, dass das Risiko, verunreinigte Proben zu erhalten, groß war. Und wir wollten sichergehen, dass die von uns identifizierten Arten tatsächlich aus dem Zoo und nicht aus unserem eigenen Labor stammen. Deshalb haben wir eine Reihe äußerst strenger Umwelt-DNA-Methoden angewandt. Wir haben sogar Luftproben im Labor entnommen, um sicherzugehen, dass sie keine tierische DNA enthielt", sagt Postdoc Christina Lynggaard vom GLOBE-Institut.

Könnte unsere Fähigkeit, die biologische Vielfalt zu kartieren, revolutionieren

Zeitgleich mit dem dänischen Forscherteam führte eine Gruppe britischer Forscher von der Queen Mary University of London eine ähnliche Studie im Hamerton Zoo Park durch. Sie verwendeten eine dritte Methode, um mehr als 70 Luftproben aus verschiedenen Teilen des Parks zu sammeln. Dabei fanden sie DNA von 25 verschiedenen Tierarten, von denen 17 im Park lebten, während es sich bei den übrigen um Wildtiere aus der Umgebung handelte, darunter z. B. der Igel, der im Vereinigten Königreich zu den bedrohten Arten gehört. Der unabhängige Nachweis von DNA aus der Luft für die Tierüberwachung in den beiden Studien unterstreicht das Potenzial der Methode.

Tiere hinterlassen DNA-Spuren in ihrer Umgebung, und insbesondere Umwelt-DNA im Wasser ist eine beliebte Methode zur Kartierung von Arten in aquatischer Umgebung. Die beiden Forschungsteams hoffen nun, dass sich die DNA aus der Luft zu ihrem Gegenstück auf dem Festland entwickelt und - unterstützt durch weitere Forschung - zu einem starken Instrument für die Kartierung der in einem bestimmten Gebiet vorhandenen Tiere wird.

"Der weltweite Verlust der biologischen Vielfalt bedeutet, dass wir neue Methoden zur Überwachung von Tierarten brauchen. Die luftgestützte Umwelt-DNA hat das Potenzial, unsere Möglichkeiten zur Kartierung der biologischen Vielfalt auf dem Festland und zur Überwachung der Zusammensetzung von Tierpopulationen zu revolutionieren. Sie ermöglicht es uns auch, invasive Arten im Auge zu behalten und das Vorkommen von Arten in schwer zugänglichen Gebieten wie Höhlen und Kavernen zu erfassen", sagt Assistenzprofessorin Elizabeth Clare von der York University, der früheren Queen Mary University of London.

"Ich muss zugeben, dass ich nicht gedacht habe, dass wir Erfolg haben würden - und schon gar nicht in diesem Ausmaß. Auch wenn noch mehr Forschung erforderlich ist, bevor wir das volle Potenzial der luftgetragenen DNA nutzen können, glauben wir, dass sie unsere Möglichkeiten, die Anwesenheit von Tieren zu kartieren, völlig verändern kann und uns wertvolle Erkenntnisse z. B. im Zusammenhang mit dem Schutz und der Erhaltung der biologischen Vielfalt liefern wird", sagt Kristine Bohmann.

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