10.12.2018: Forschung CH

DNA-Fragmente liefern Hinweise auf Vorkommen, Verteilung und Häufigkeit von Arten in Flüssen

Des fragments d'ADN révèlent la présence, la distribution et la quantité des espèces en rivières


Luca Carraro et al.

Spuren von Erbgut in Flüssen ermöglichen es, die darin lebenden Organismen festzustellen – ohne diese sammeln und unter dem Mikroskop bestimmen zu müssen. Schweizer Forschende haben nun ein Computermodell entwickelt, das mithilfe einzelner DNA-Messwerte sogar simuliert, wo und wie häufig die Arten im Gewässer vorkommen.

Les traces de matériel génétique présentes dans les rivières permettent de détecter les organismes qui y vivent, sans avoir besoin de les collecter et de les identifier sous le microscope. Des chercheurs suisses ont développé un modèle informatique permettant même, à partir de multiples mesures d’ADN, de simuler la localisation et la fréquence des espèces.


Jedes Lebewesen hinterlässt winzige Spuren seines Erbguts, zum Beispiel in Form von abgestorbenen Hautzellen oder Kot. Entnimmt man nun Wasserproben und entschlüsselt die sich darin befindende Umwelt-DNA (auch eDNA genannt), weiss man, welche Arten im jeweiligen Gewässer leben. So entdeckt man auch seltene Arten, die während normalen Beprobungen buchstäblich durchs Netz gehen würden. Zwar ist dieses Konzept der eDNA bereits seit längerer Zeit bekannt. Doch bisher konnte man anhand von eDNA nur bestimmen, ob eine Art vorkommt oder nicht. Doch wie diese Art im gesamten Ökosystem verteilt ist, wusste man nicht.
Gemeinsam ist es Forschenden der Eawag, ETH und EPFL gelungen, das weitläufige Vorkommen von Arten aus punktuellen eDNA-Messungen zu rekonstruieren. Mit einer neuen Methode wurde die Biomasseverteilung eines Moostierchens (Fredericella sultana) und seines Parasiten (Tetracapsuloides bryosalmonae) in der Wigger – einem präalpinen Schweizer Fluss – bestimmt. Der Parasit ist der Auslöser der gefürchteten Fischkrankheit PKD, die jedes Jahr tausende Forellen in der Schweiz befällt.
Damit die Verteilung der Organismen so genau wie möglich bestimmt werden kann, entwickelten die Forschenden ein Computermodell, das auf hydrologischen und ökologischen Konzepten in Flussnetzwerken basiert. Das Modell wird mit Erbgut-Messwerten gespeist und berücksichtigt die Transport- und Zerfallsdynamik von eDNA-Fragmenten entlang des Flusses sowie lokale Umweltfaktoren. Die neue Methode bildet die Grundlage, um auch in anderen Ökosystemen die Biodiversität einfach und kostengünstig zu überwachen.

Quelle: EAWAG

Keywords:
Monitoring, Hydrologie, Fliessgewässer, Fischkrankheit PKD

Art der Publikation:
Fachpublikation

Literatur:
Carraro L. et al. (2018): Estimating species distribution and abundance in river networks using environmental DNA. PNAS 115 (46), 11724-11729.
http://www.pnas.org/content/early/2018/10/23/1813843115

PDF-Link

Kontaktadresse:
Luca Carraro
Eawag
Überlandstrasse 133
CH8600 Dübendorf

luca.carraro@eawag.ch
Tel: +41 (0)58 765 5207


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