Walhaie sind faszinierende Tiere
Baku, 24. November, AZERTAC
Wissenschaftler haben immer wieder Probleme damit, seltene Tiere aufzuspüren. Wie man solche Populationen besser überwachen kann, haben sie nun herausgefunden: durch Umwelt-DNA.
Walhaie sind faszinierende Tiere. Mit einer Länge von mehr als zehn Metern und ebenso vielen Tonnen Gewicht sind nur schwer zu übersehen - trotzdem liegen viele Aspekte zur Biologie der Fische im Dunkeln. Will man mehr über die größten Vertreter der Haie erfahren, sind Wissenschaftler bisher darauf angewiesen, die Tiere aufzuspüren, zu beobachten, sie zu markieren oder Gewebeproben zu entnehmen - ein aufwendiges Verfahren, das für die Tiere nicht immer ungefährlich ist.
Wissenschaftler um Philip Francis Thomsen von der Universität Kopenhagen (Dänemark) haben nun einen anderen Weg beschritten: Sie spürten die Walhaie quasi im Wasserglas auf. Sie entnahmen dazu im Lebensraum einer Walhai-Population im Persischen Golf Wasserproben und filterten daraus DNA-Rückstände der Tiere, die sie anschließend analysierten. Wie sie im Fachblatt "Nature Ecology and Evolution" berichten, gewannen sie unter anderem neue Informationen über die genetische Vielfalt der Population. Vor allem aber belegte die Untersuchung einmal mehr das Potenzial, das in den sogenannten Umwelt-DNA-Untersuchungen steckt.
eDNA - "e" vom englischen Wort "environmental" für "aus der Umwelt" - findet sich quasi überall. Im Boden, im Wasser und Eis, sogar in der Luft schwirren genetische Hinterlassenschaften von Organismen herum. Sie stammen beispielsweise von ausgefallenen Haaren oder Federn, aus dem Kot der Tiere oder von verendeten Lebewesen. "Durch die Analyse der eDNA können wir die Arten und die Artenvielfalt eines Ökosystems untersuchen, ohne die Tiere selbst aufspüren zu müssen", erläutert Florian Altermatt, der sich an der Forschungsanstalt Eawag in Dübendorf (Schweiz) mit den Einsatzmöglichkeiten des Verfahrens beschäftigt. Die Methode beeinträchtige dabei weder die gesuchten Arten noch das Ökosystem.
Grundsätzlich gibt es zwei Ansätze für die eDNA-Untersuchungen: Beim ersten suchen Forscher gezielt nach einer bestimmten Tierart. Zum Beispiel einer seltenen Art, die selbst bei aufwendiger Feldforschung nur schwer aufzuspüren ist. Nach der Entnahme von Proben aus dem Lebensraum der gesuchten Art wird die darin enthaltene DNA isoliert. Jetzt benötigt man kleine DNA-Abschnitte, die nur bei der gesuchten Art vorkommen. Diese sogenannten Primer angeln quasi wie ein Magnet aus der gesamten DNA in der Probe die Stückchen heraus, die zur gesuchten Art gehören. Eine positive Probe - wenn also etwas an der Angel hängt - bedeutet, dass die Art in dem Lebensraum vorhanden ist.
"Dieser Ansatz ist bereits sehr etabliert und wird fast routinemäßig eingesetzt", erläutert Altermatt. "Der Nachteil ist, dass man den Test für jede einzelne Art anpassen muss." Anders ist das beim zweiten Ansatz. Hier wird als "Angel" ein Gen-Abschnitt verwendet, der nahezu universell bei allen Tierarten vorhanden ist - allerdings mit jeweils winzigen Abweichungen. Die sind so gering, dass die Angel trotzdem passt und die dazugehörigen DNA-Abschnitte aus der Probe fischt. Sequenziert man später die Abschnitte, werden die winzigen Abweichungen offensichtlich. Die Sequenzen können dann mit Einträgen in Datenbanken verglichen und die betreffenden Tierarten so identifiziert werden. "Metabarcoding" nennen Fachleute das Verfahren.
"Das ist noch ein offenes Forschungsfeld, in dem zurzeit viel experimentiert wird", sagt Altermatt. Gemeinsam mit anderen Forschern untersuchte der Biologe mit dem Verfahren die Artenvielfalt des Flusses Glatt im Kanton Zürich. An acht Stellen entnahmen die Forscher Wasserproben und analysierten die darin enthaltene DNA. Sie fanden genetische Spuren von Hunderten Lebewesen, von der winzigen Eintagsfliege über Würmer und Schnecken bis hin zum Biber.
Interessanterweise fanden sie nicht nur Genspuren der Wasserbewohner, sondern auch von Arten, die im Uferbereich des Flusses leben, etwa von Schmetterlingen oder Ringelwürmern. "Wir bekommen mit nur wenigen Wasserproben ein Gesamtbild des ganzen Einzugsgebiets", so Altermatt. Ihre Untersuchungen hatten die Forscher im Fachblatt "Nature Communications" vorgestellt.
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