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Aus der Luft gegriffen
Neue Studien zeigen die Möglichkeit der Artenbestimmung aus Umwelt-DNA
Seien es Fußabdrücke, Hautschuppen oder verlorene Haare - Lebewesen hinterlassen überall Spuren. Und in vielen davon findet sich Erbmaterial des Lebewesens, das die Spuren gemacht hat. Diese sogenannte Umwelt-DNA findet sich sogar in der Luft. Und obwohl sie dort nur stark verdünnt ist, glauben Kristine Bohmann vom Kopenhagener Globe-Institut und Elizabeth Clare von der Londoner Queen Mary Universität, man könnte diese DNA aus der Luft nutzen, um herauszufinden, welche Tierarten in einem gegebenen Areal vorkommen. Denn so manche Tierart ist ohnehin nur mit wenigen Exemplaren vertreten und bleibt für herkömmliche Methoden womöglich jahrelang unsichtbar.
Bohmann und Clare hatten sich deshalb gefragt, ob nicht auch Umwelt-DNA aus der Luft genutzt werden könnte, um die Tierarten eines Gebiets einfacher und kostengünstiger zu bestimmen. In freier Wildbahn ist man auf direkte Beobachtung, Kamerafallen oder das Aufspüren von Trittspuren oder Hinterlassenschaften wie Haaren oder Kot angewiesen. Für die Artenbestimmung im Wasser wird schon länger die DNA aus dem Wasser genutzt. Warum also, so die Idee, nicht auch mit der aus der Luft?
Als ersten Schritt mussten sich die Teams um die beiden Forscherinnen Methoden ausdenken, wie Luftproben überhaupt eingesammelt werden können. Dazu wählten sie unabhängig voneinander schon vorhandene und bewährte Technik, die dem veränderten Zweck angepasst wurde. Die dänische Gruppe griff auf zwei Methoden zurück: einen Staubsauger, dessen größere Reichweite leider mit störendem Lärm verbunden ist, und umgebaute Luftpartikelfilter, die mit Ventilatoren aus ausgedienten Druckern ziemlich leise liefen und nur die Größe eines Golfballes hatten. Das britische Team benutzte Luftpartikelfilter, die mit einer Vakuumpumpe verbunden wurden.
Die Technik der Probennahme war nun klar, doch wo sollte man das Verfahren am günstigsten testen, ohne die begrenzten Budgets zu sprengen. Beide Teams konnten Zoos zur Mitarbeit bewegen - den von Kopenhagen und den Hamerton-Tierpark in Ostengland. Dadurch waren kontrollierte Verhältnisse gesichert, da von vornherein bekannt war, welche Arten erwartet werden konnten. Elizabeth Clares Gruppe sammelte 72 Luftproben an verschiedenen Stellen des Tierparks, während die dänische Gruppe 40 Proben von drei Stellen sammelte. Ausgewählt wurden sowohl Gehege mit freilaufenden Tieren als auch Ställe. Zudem das Kopenhagener Regenwaldhaus, das ein Biotop eigener Art bildet. Beide Gruppen sammelten die DNA ausschließlich aus der Luft, die Tiere kamen nicht in direkten Kontakt mit Sammelgeräten.
Und tatsächlich - es funktionierte. Neben Erbgut der bekannten Zootiere wurde DNA von Tieren festgestellt, die in den Umgebungen der Zoos natürlich vorkommen wie Ratten, Eichhörnchen und Mäuse sowie Haustiere wie Hunde und Katzen. Überraschenderweise fanden die Versuchsanordnungen beider Gruppen auch DNA toter Tiere, die lediglich als Futter durch die Gehege beziehungsweise Tierhäuser gefahren wurden. Darunter verschiedene Fischarten, Schafe und Hühner. Selbst die Guppys, die in einem Teich im Regenwaldhaus leben, gaben genug DNA an die Luft ab, um noch aufgespürt werden zu können.
Insgesamt waren die Apparate sensibel genug, um alle Tiere in der Größenordnung von der Maus bis zur Giraffe und zum Flusspferd zu identifizieren. Beeinträchtigt wurden die Messungen lediglich durch Wind, der in ungünstige Richtung blies und wenn im Windschatten von Häusern Proben entnommen werden sollten. Auch die Straße zwischen den beiden Teilen des Kopenhagener Zoos bildete einen sterilen Streifen. Die Ergebnisse der DNA-Suche in den beiden Zoos veröffentlichten die beiden Teams unlängst im Fachjournal »Current Biology«.
Beide Forschergruppen hoffen nun, dass diese Methode neue Möglichkeiten für die Artenbestimmung in der Wildnis bietet, die sonst zeit- und kostenaufwendig wären. Um das zu prüfen, sind Versuche in der freien Natur geplant, sobald die Finanzierung gesichert ist. Fabian Roger von der ETH Zürich hat analoge Versuche bereits in Schweden gemacht, um dort lebende Insekten aufzuspüren. Er konnte auf diese Weise 75 Insektenarten nachweisen.
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