Analyse von DNA-Spuren aus Umweltproben (eDNA)

Weltweit ist die Erfassung der Biodiversität im Gange, jedoch gelingt es den immer weniger werdenden Spezialisten für bestimmte Tiergruppen nur 0,01% der Arten von wahrscheinlich 10 bis 15 Millionen Arten eindeutig zu identifizieren. Derzeit sind nur für einen Bruchteil von Seen entsprechende Daten zum Gewässerzustand anhand biologischer/ökologischer Parameter wie der Vollständigkeit lebensraumtypischer Habitatstrukturen und dem typischen Inventar insbesondere Wasserpflanzen und Tiere verfügbar. Von vielen Seen, besonders den kleineren Seen die nicht gemäß Wasserrahmenrichtlinie regelmäßig untersucht werden müssen liegen keine oder nur unzureichende Daten vor.

In den letzten Jahren kommen neben den auf Morphologie basierenden Methoden, zu Erfassung der Biodiversität, vermehrt molekularbiologische Methoden zum Einsatz. Die gesamte Zusammensetzung von Arten in einer Mischproben, die aus tausenden von Individuen in unterschiedlichen Entwicklungsstadien besteht kann, kann jetzt in nur einem Analyseschritt ermittelt werden. Vor allem im limnischen Bereich wird diese Methode, bekannt als DNA-Metabarcoding, bereits sehr erfolgreich zum Monitoring von Invertebraten eingesetzt. Neben der Identifikation gesammelter Organismen spielt die Analyse von Umwelt-DNA (enviromental DNA, eDNA) eine besondere Rolle. Diese Methodik ist minimalinvasiv und nutzt DNA-Spuren, welche durch Ausscheidungen wie Kot, Speichel, Blut aber auch Spermien und Eier oder abgestorbene Zellen (Haut-, Schleim- oder Schuppenzellen) von Organismen freigesetzt werden, um gezielte einzelne Arten oder ganze Artengemeinschaften in einer Probe nachzuweisen. Insbesondere in Fließ- und Stehgewässern kommt die Analyse von eDNA, welche aus einem relativ kleinen Volumen Wasser gewonnen werden kann, immer häufiger zum Einsatz, um ein Vorkommen von Organismen und deren verschiedenen Lebensstadien nachzuweisen und ggf. auch Veränderungen des Vorkommens zu erfassen. 

Foto: Herbert Frei

Mit einer vollständigen Beprobung in allen Tiefenzonen durch wissenschaftliche Taucher sowie dem Einsatz der neuen Technologien zur Analyse biologischer Proben (Einzelproben/ DNA-Barcoding, Mischproben/DNA-Metabarcoding oder DNA-Spuren aus Umweltproben/eDNA) untersuchen wir die Dynamik der Besiedelung und das Vorkommen von Kleinorganismen wie Wasserinsekten und Krebse, aber auch Amphibien und Fische.