eDNA-Untersuchungen: Die Technologie dahinter
Was ist eigentlich eDNA?
eDNA wird auch als Umwelt-DNA bezeichnet. eDNA ist das Erbgut von Tieren, Pflanzen und auch Krankheitserregern, 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.
Hintergrund
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.
Der molekularbiologische Artnachweis mittels eDNA bietet verschiedene Vorteile:
- 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.
Wie funktioniert der molekularbiologische Artnachweis?
Die Methode basiert auf der molekularbiologischen Analyse von eDNA. Bereits eine kleine Umweltprobe ist ausreichend, um genügend eDNA für die Untersuchung zu gewinnen. In unserem Labor können wir z.B. Proben aus Gewässern analysieren, aber auch Gewebe und Tupferabstriche untersuchen.
Nachdem die Probe in unserem Labor eingetroffen ist, wird die eDNA/DNA extrahiert, aufgereinigt und mittels moderner molekularbiologischer Methoden (z.B. qPCR) analysiert. Dabei kann entweder gezielt nach der DNA einer bestimmten Art gesucht werden oder es wird das genetische Material ganzer Artengruppen untersucht. Zum Schluss liegen konkrete Ergebnisse zur vorliegenden DNA und den gesuchten Spezies vor.
Die Probenahme am Gewässer
Die Wasserprobenahme erfolgt mithilfe eines individuellen Kits, das wir je nach Anwendungsfall zusammenstellen.
Um die vorhandenen Arten bestmöglich abbilden zu können, werden in regelmäßigen Abständen rund um das zu untersuchende Gewässer herum kleine Wasserproben mit einer Schöpfkelle entnommen. Diese Proben werden in einem Beutel gesammelt und gemischt.
Anschließend wird aus dieser Mischprobe mit einer Spritze Wasser aufgezogen und über eine spezielle Filterkapsel abfiltriert. In diesem Filter wird dann die eDNA gebunden und kann später im Labor untersucht werden.
Die Filterkapsel wird einfach in einem kleinen Versandumschlag per Post an unser Labor geschickt.
Den Ablauf einer Wasserprobenahme zeigen wir hier im Video:
Sie haben noch Fragen zur Probenahme oder der eDNA-Analyse? Dann besuchen Sie auch unsere Seite „FAQs – häufig gestellte Fragen“ oder schreiben Sie uns eine E-Mail:
Anwendungsgebiete der eDNA-Analyse
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.
Arterfassung
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.
Quelle: Ceballos et al. (2020) in PNAS
Quelle: Bundesamt für Naturschutz (2016)
Quelle: Bundesamt für Naturschutz (2015)