In der Luft befindliche DNA, die versehentlich auf dem Luftweg gesammelt wurde

Mar 15, 2023

Überwachungsstationen, die bereits auf Verschmutzung testen, könnten einen doppelten Zweck haben, nämlich den Rückgang der Artenvielfalt zu kartieren, zeigt eine neue Studie

Von Eulen über Igel bis hin zu Pilzen wird genetisches Material von Pflanzen und Tieren versehentlich von Luftqualitätsüberwachungsstationen auf der ganzen Welt aufgesaugt, wodurch ein ungenutzter „Tresor an Biodiversitätsdaten“ entsteht, heißt es in einer neuen wissenschaftlichen Arbeit.

Weltweit werden Tausende von Luftfiltern kontinuierlich auf Schwermetalle und andere Schadstoffe in der Atmosphäre getestet. Wissenschaftler erkennen nun, dass dieses Überwachungsnetzwerk auch unsichtbare Spuren genetischen Materials, die sogenannte luftgetragene Umwelt-DNA (eDNA), aus Haaren, Federn, Speichel und Pollen auffängt.

Das Testen von eDNA aus zwei britischen Luftqualitätsstationen – eine in einem Londoner Park und eine andere in einem ländlichen Ort außerhalb von Edinburgh – ergab das Vorhandensein von mehr als 180 Pilzen, Insekten, Säugetieren, Vögeln und Amphibien, darunter Dachse, Siebenschläfer, kleine Eulen und Igel und Glattmolche. Es wurde auch eDNA von Pflanzen gesammelt, darunter Schafgarbe, Gänseblümchen, Brennnesseln, Weizen, Sojabohnen und Kohl.

Die Daten können Wissenschaftlern Aufschluss darüber geben, welche Tiere in der Nähe leben, und könnten zu einem wichtigen Instrument bei der Überwachung des Rückgangs der Artenvielfalt werden, indem sie über lange Zeiträume hinweg große Mengen lokaler Daten sammeln.

„Diese Infrastruktur könnte eine enorme Chance darstellen, hochauflösende Biodiversitätsdaten auf nationaler Ebene zu sammeln“, schreiben Forscher in dem in Current Biology veröffentlichten Artikel. „Dies ist bahnbrechend für unseren Ansatz zur Überwachung der biologischen Vielfalt an Land.“

Das weltweit zunehmende Artensterben bereitet Wissenschaftlern große Sorgen. „Das Potenzial kann nicht hoch genug eingeschätzt werden“, sagte Erstautorin Joanne Littlefair von der Queen Mary University of London. „Fast jedes Land verfügt über eine Art System oder Netzwerk zur Überwachung der Luftverschmutzung, entweder staatlich oder privat, in vielen Fällen sogar beides. Dies könnte ein globales Problem lösen, wie die Artenvielfalt in großem Maßstab gemessen werden kann.“

Luftüberwachungsnetze, die zum Teil schon seit Jahrzehnten bestehen, konzentrieren sich auf Europa, Asien sowie Mittel- und Nordamerika, einige sind aber auch im gesamten globalen Süden zu finden.

Das Sammeln von eDNA-Daten beeinträchtigt nicht ihre Fähigkeit, die Luftqualität zu überwachen. Die Forscher fanden heraus, dass sie immer noch eDNA aus einem acht Monate alten Filter sammeln konnten, der bei Umgebungstemperatur gelagert wurde, und dass sie im eingefrorenen Zustand Jahrzehnte haltbar sein könnte. Sie ermutigen Überwachungsstationen nun, die Filter beizubehalten, um die darin enthaltenen eDNA-Informationen zu schützen.

Andrew Brown vom britischen National Physical Laboratory und einer der Autoren des Papiers sagte: „In den letzten zwei Jahrzehnten meiner Karriere habe ich mich mit der Luftverschmutzung beschäftigt, um die Exposition der Bevölkerung gegenüber potenziell schädlichen Schadstoffen zu bewerten.“

„Es ist äußerst spannend herauszufinden, dass dieses äußerst gut etablierte Netzwerk von einem ganz anderen Wissenschaftsbereich genutzt werden kann – und dass es all dieses verborgene Potenzial besitzt, an das wir nie gedacht haben.“

Die Forschung wurde in Zusammenarbeit mit einem Team der York University in Kanada durchgeführt.

Die Probenahme von eDNA ist in aquatischen Ökosystemen weiter entwickelt, wo Umweltberater sie häufig zur Untersuchung des Vorhandenseins von Kammmolchen verwenden. Mithilfe luftgestützter Systeme konnten Wissenschaftler der Universität Lund DNA von 85 Insektenarten sammeln und Zooarten wurden auch durch Probenentnahme aus der Umgebungsluft identifiziert.

All dies eröffnet eine nicht-invasive Möglichkeit, Wildtiere zu verfolgen, ohne dass das Tier in der Nähe sein muss, anders als bei Kamerafallen oder akustischer Überwachung. Dr. Fabian Roger von der Universität Lund, der nicht an dieser neuesten Studie beteiligt war, sagte: „Das Spannende ist, dass diese Filter aus einem bestehenden Überwachungsnetzwerk gesammelt werden, was ein laufendes Netzwerk darstellt, das kooptiert werden könnte.“ Überwachung der biologischen Vielfalt.

Noch immer fraglich, sagte er, sei die Nützlichkeit der Daten für die Überwachung der Artenvielfalt: „Das Erkennen einiger Arten zu bestimmten Zeiten ist nicht dasselbe wie das Erkennen eines Signals einer Veränderung der Artenvielfalt, das für ein größeres Gebiet repräsentativ ist.“

Forscher müssen immer noch Daten von mehreren Stationen über einen längeren Zeitraum analysieren. „Ich stimme voll und ganz zu, dass das Potenzial groß sein könnte“, sagte Roger.

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