FAQs - häufig gestellte Fragen
Allgemeines
Environmental DNA (eDNA) wird auch als Umwelt-DNA bezeichnet. eDNA ist das Erbgut von Tieren, Pflanzen und auch Mikroorganismen, das sie konstant an ihre Umgebung abgeben.
Das geschieht z.B. durch Hautzellen, Schleim, Ausscheidungen oder auch bei der Fortpflanzung. Die eDNA bleibt dann in Abhängigkeit von diversen biotischen und abiotischen Faktoren einen gewissen Zeitraum im jeweiligen Lebensraum der Spezies erhalten.
Durch das Bundesnaturschutzgesetz sowie die Fauna-Flora-Habitatrichtlinie ist der Schutz von bestimmten Tieren, Pflanzen und Lebensräumen in Deutschland gesetzlich vorgeschrieben:
- geschützte Arten dürfen nicht beeinträchtigt oder getötet werden,
- das Vorkommen und der Erhaltungszustand verschiedener Arten muss regelmäßig, aber auch vor der Durchführung bestimmter Projekte überprüft werden.
Die traditionellen Methoden der Arterfassung sind für bestimmte Artengruppen oftmals mühselig und neben guter Fachkenntnis bedarf es manchmal eines günstigen Zufalls, um zum richtigen Zeitpunkt am richtigen Ort zu sein. Leben die gesuchten Arten sehr verborgen und werden erst zu spät gefunden, können langfristige Folgen entstehen (z.B. kostenintensive Bauverzögerungen oder -stopps). An dieser Stelle setzt die Analyse von eDNA an, die verlässliche Ergebnisse zur An- oder Abwesenheit der DNA der gesuchten Art liefert.
Das Aufspüren von bestimmten Arten ist zum Beispiel wichtig für Umweltbehörden und die Vorbereitung von Bauprojekten. Aber auch für Naturschutzverbände, Anglervereine und Privatpersonen kann die Überprüfung auf das Vorhandensein bestimmter Arten relevant sein.
Artnachweis
Der molekularbiologische Artnachweis kann z.B. bei Erfassung und Monitoring im Rahmen der Erfüllung von gesetzlichen Vorgaben (z.B. durch die Fauna-Flora-Habitatrichtlinie, das Bundesnaturschutzgesetz), aber auch bei Artenschutzprojekten und in Vorbereitung von Bauvorhaben etc. angewendet werden.
Frühwarnsystem
Die Sensitivität der Methode macht auch die frühzeitige Detektion von invasiven Arten möglich, sodass Gegenmaßnahmen zeitig ergriffen werden können.
Krankheitserreger
Durch die Identifizierung und Lokalisierung von Pathogenen (z.B. Bd, Bsal, Krebspest) können gezielt Eindämmungsmaßnahmen durchgeführt werden.
- Eine visuelle Detektion oder das Fangen der gesuchten Spezies ist nicht notwendig.
- Die Methode ist nicht invasiv für die gesuchte Art.
- Die Störung der umgebenden Fauna und Flora ist minimal.
- Das Verfahren ist zeitsparend, objektiv und liefert robuste Ergebnisse.
- Es ist besonders geeignet für die Suche nach schwierig zu identifizierenden Arten.
Der Nachweis von Umwelt-DNA
Die gesuchten Arten werden anhand ihrer DNA-Spuren in den Proben detektiert. Im Labor wird die DNA aus dem jeweiligen Filter zunächst extrahiert und dann gereinigt. Diese Schritte ermöglichen nachfolgend eine gezielte Vervielfältigung eines spezifischen DNA-Abschnitts über die Polymerasekettenreaktion (PCR). Im weiteren Analyseverlauf wird zwischen dem spezifischen und dem universellen Artnachweis unterschieden.
Spezifischer Artnachweis:
Beim spezifischen Nachweis wird gezielt nach einem DNA-Abschnitt gesucht, der genau einer Zielart zugeordnet werden kann. Die dabei von uns angewandte Methode wird als quantitative oder Real-Time PCR bezeichnet. Diese Methode ermöglicht die Erzeugung eines messbaren Signals durch fluoreszenzmarkierte Sonden und in Abhängigkeit von der DNA-Konzentration. Anhand dieses Signals kann im Anschluss eine Aussage darüber getroffen werden, ob die DNA der gesuchten Art in der Wasserprobe nachgewiesen werden konnte. Dieses Nachweisverfahren eignet sich besonders gut für seltene Arten oder für die frühzeitige Detektion invasiver oder krankheitserregender Arten.
Universeller Artnachweis (Metabarcoding):
Beim universellen Nachweis werden gesamte Artengruppen (z.B. Fische, Insekten etc.) überprüft. Hierbei wird ein DNA-Abschnitt untersucht, den alle Vertreter der Artengruppe im Erbgut tragen. Nach der Vervielfältigung mittels PCR erfolgt die Sequenzierung der DNA-Probe und die Zuordnung zu einzelnen Arten der Artengruppe. Dieses Verfahren eignet sich besonders für ubiquitäre Arten.
Die Entnahme und Analyse von Proben ist jederzeit möglich. Es gibt allerdings für jede Art in unserem Portfolio einen optimalen Beprobungszeitraum. Der optimale Zeitraum stimmt meistens mit der Reproduktionszeit überein, da die DNA-Konzentration in den Gewässern dann am größten und somit auch die Nachweiswahrscheinlichkeit der gesuchten Art am höchsten ist. Wenn die Untersuchungsziele es erfordern, bearbeiten wir natürlich auch Proben, die außerhalb der empfohlenen Zeiträume entnommen wurden.
Für die Entwicklung, Optimierung und Validierung eines neuen Artnachweises sind verschiedene Schritte nötig.
Zunächst erfolgt die rein theoretische Entwicklung am Computer (in silico) unter Zuhilfenahme verschiedener genetischer Datenbanken. Dabei wird nach einem bestimmten genetischen Abschnitt gesucht, welcher sich für den Nachweis der gewünschten Art sehr gut eignet. Anschließend wird der entwickelte Nachweis mit von Experten eindeutig identifiziertem Referenzmaterial der gesuchten Art getestet. Nach diesem ersten Test folgt die Optimierung des Nachweissystems, bis alle Komponenten bestmöglich aufeinander abgestimmt sind. Wenn der nachfolgende Spezifitätstest mit DNA von nah verwandten Arten ebenfalls bestanden wurde, kann der neue Nachweis an Umweltproben getestet werden.
Wenn Sie noch mehr Details zur Neuentwicklung von Artnachweisen wissen möchten, dann empfehlen wir Ihnen sich die eDNA Validation Scale anzusehen. Dort ist sehr detailliert aufgeführt, was alles zur Assay-Entwicklung dazugehört.
eDNA-Untersuchung von Wasserproben
Möchten Sie ein bestimmtes Gewässer auf eine oder mehrere Arten aus unserem Portfolio untersuchen lassen, dann benötigen wir in einem ersten Schritt folgende Eckpunkte von Ihnen:
- Anzahl und Art der Gewässer (Stillgewässer, Fließgewässer)
- Gewässergröße (bis 10.000 m² Oberfläche oder größer)
- erwünschte Artnachweise pro Gewässer
Aus diesen Daten können wir Ihnen ein individuelles Angebot erstellen und die Probenahmekits für die Gewässer packen. Mit dem Equipment aus den Probenahmekits können Sie am Zielgewässer eigenständig eine Wasserprobe nach vorgegebenem Protokoll entnehmen. Diese Wasserprobe wird dann einfach an unser Labor geschickt und nach Ihren Wünschen analysiert. Sie erhalten abschließend einen Analysebericht inklusive einer Einschätzung zu den Artenvorkommen aufgrund der erhaltenen Ergebnisse.
Die Gewässergröße spielt eine entscheidende Rolle für die Zusammenstellung des Probenahmekits.
Bis zu einer Gewässeroberfläche von 10.000 m2 kann ein standardisiertes Kit verwendet werden. Handelt es sich um ein größeres Gewässer, so müssen individuelle Bestandteile hinzugefügt werden.
In Abhängigkeit von der Frage- und Zielstellung Ihres Projektes stellen wir Ihnen ein maßgeschneidertes Kit für Ihr Gewässer zusammen.
Eine detaillierte Anleitung befindet sich in unserer kostenfrei verfügbaren Probenahme-App bzw. kann auf Wunsch auch Ihrem Probenahmekit in Papierform beigelegt werden. Die Probenahme kann je nach Gewässerart variieren, der grundsätzliche Ablauf ist allerdings immer ähnlich strukturiert:
Zuerst sammeln Sie aus einem Gewässer an mehreren Stellen Proben und führen diese in einem Beutel zusammen. Bitte beachten Sie dabei möglichst keine Pflanzenteile, Algen oder Sediment zu entnehmen, da diese Bestandteile die Analysen beeinträchtigen können. Diese Mischprobe filtern Sie dann vor Ort und versehen die Filterkapsel mit einer Konservierungslösung. Abschließend verstauen Sie den Filter in einem vorfrankierten Umschlag und werfen ihn innerhalb einer Woche in einen Briefkasten der Deutschen Post ein.
Alle für die Probenahme benötigten Utensilien befinden sich in dem für Sie individuell zusammengestellten Kit. Falls Sie nicht unsere Probenahme-App nutzen möchten, benötigen Sie nur noch einen eigenen Stift.
Die Anleitung für die Wasserprobenahme können Sie hier herunterladen: Anleitung Wasserprobenahme
In der Umwelt wird die DNA durch verschiedene biotische und abiotische Einflüsse relativ schnell abgebaut. Somit können die Abbauraten zwischen den Gewässern sehr unterschiedlich sein und nicht pauschal beziffert werden. Da unsere molekularbiologischen Tests allerdings nur sehr kurze DNA-Abschnitte für den Nachweis benötigen, muss die DNA für einen erfolgreichen Nachweis nicht vollständig intakt sein. Prinzipiell ist die DNA in Umweltproben zwischen wenigen Tagen bis einige Wochen nachweisbar. Durch den relativ zügigen Abbau von DNA in der Umwelt wird eine sehr aktuelle Momentaufnahme der in dem Gewässer vorhandenen Spezies zum Zeitpunkt der Probenahme gewährleistet.
Ihre Frage war nicht dabei? Dann nehmen Sie doch persönlichen Kontakt mit uns auf, wir helfen Ihnen gerne weiter!