Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Umwelt-DNA in Flüssen deckt Artenvielfalt auf

30.08.2016

Forschende der UZH und der Eawag haben mit der sogenannten Umwelt-DNA die Artenvielfalt eines Flusses bestimmt. Bisher mussten dafür alle darin lebenden Organismen gesammelt und einzeln identifiziert werden. Mit der Umwelt-DNA gelingt es, die Biodiversität nicht nur des Flusses, sondern auch der ihn umgebenden Landschaft zu charakterisieren.

Die meisten natürlichen Ökosysteme sind durch Veränderungen des menschlichen Lebensraums, Klimawandel oder invasive Arten stark betroffen. Um diese Ökosysteme zu schützen, muss man die darin lebenden Organismen kennen.


Wirbellose Tiere kommen im Wasser sehr häufig vor.

Bild: UZH


In einem Liter Flusswasser konnten die Forschenden die DNA zahlreicher Arten extrahieren.

Bild: UZH

Daher ist es für Ökologie und Naturschutz von zentraler Bedeutung, den Zustand und die Veränderung der biologischen Vielfalt zu beurteilen. Allerdings sind die klassischen Methoden oft nur geeignet für die Bestimmung einer Untergruppe von Organismen, sie sind teuer und die Organismen selbst müssen dafür gesammelt werden.

Seit kurzem besteht die Idee, stattdessen die DNA von Organismen aus Umweltproben wie Boden oder Wasser zu sammeln und so die verschiedenen Arten nachzuweisen. Alle Organismen geben ständig DNA in die Umwelt ab, zum Beispiel durch Kot oder Hautpartikel. Diese Umwelt-DNA wird mit neuster Technologie sequenziert und anschliessend mit Datenbanken abgeglichen, um die Arten zu bestimmen.

«Dieser völlig neuartige Ansatz hat das Potenzial, das Studium der biologischen Vielfalt zu revolutionieren», sagt Florian Altermatt, Professor am Institut für Evolutionsbiologie und Umweltwissenschaften der Universität Zürich und dem Wasserforschungsinstitut Eawag.


DNA von Eintagsfliegen und von Bibern

Er und sein Team der Eawag in Dübendorf haben kürzlich den Praxisbeweis für diese Idee erbracht. Sie sammelten an verschiedenen Orten Wasser der Glatt, einem Fluss im Kanton Zürich, und extrahierten anschliessend alle DNA. «Wir haben einen Liter Wasser geschöpft und konnten dann die DNA von erstaunlich vielen Arten extrahieren, von Wasserinsekten wie Eintagsfliegen bis zum Biber, der weiter flussaufwärts lebt», erklärt Studienkoordinator Florian Altermatt. Die DNA von Tausenden von Organismen wurden mit traditionellen Schätzungen der biologischen Vielfalt verglichen. So wurde geklärt, ob die nachgewiesenen Organismen tatsächlich in dieser Umgebung leben.


In früheren Arbeiten hatten die Autoren bereits gezeigt, dass Flüsse die DNA mehrere Kilometer weit transportieren. «Dies eröffnet völlig neue Ansätze, um Informationen über die Vielfalt von Organismen in Fluss-Systemen zu erhalten», sagt Altermatt. «Wir können nun möglicherweise die biologische Vielfalt in ähnlicher Weise bestimmen wie die Chemie des Wassers gemessen wird.» Die einzelnen Wasserproben enthalten nicht nur Informationen über Wasserorganismen, sondern über Organismen zu Land, die entlang des Flusses vorkommen. Dadurch erhielten die Wissenschaftler einen Fingerabdruck der Organismen, die im ganzen Einzugsgebiet leben. Und sie belegen das Potenzial der Umwelt-DNA, die Artenvielfalt aller Tiere von Wasserinsekten bis zu Säugern bestimmen zu können.


Biodiversität routinemässig bestimmen

Die Studie der UZH-Forschenden zeigt, dass Flüsse mit ihrer einzigartigen Netzstruktur Umwelt-DNA sammeln und transportieren, die Informationen über die Organismen im Wasser und auf dem Land enthalten. Da das Verfahren automatisiert werden kann, könnten künftig Daten über die biologische Vielfalt in noch nie dagewesener räumlicher und zeitlicher Auflösung erhoben werden. «Ich könnte mir vorstellen, dass Wasserproben, die heute von kantonalen oder nationalen Behörden täglich oder sogar stündlich für das Screening von Chemikalien entnommen werden, auch für das Erfassen der Biodiversität genutzt werden könnte», spekuliert Altermatt.

Literatur:

Kristy Deiner, Emanuel A. Fronhofer, Elvira Mächler, Jean-Claude Walser and Florian Altermatt. Environmental DNA reveals that rivers are conveyer belts of biodiversity information. Nature Communications. August 30, 2016. Doi: 10.1038/ncomms12544


Kontakt:

Prof. Florian Altermatt

Institut für Evolutionsbiologie und Umweltwissenschaften

Universität Zürich

Tel. +41 58 765 55 92 oder +41 79 222 98 10

E-Mail: florian.altermatt@ieu.uzh.ch

Weitere Informationen:

http://www.media.uzh.ch/de/medienmitteilungen/2016/UmweltDNA.html

Nathalie Huber | Universität Zürich

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Ökologie Umwelt- Naturschutz:

nachricht Wie gefährlich ist Reifenabrieb?
19.02.2018 | Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik UMSICHT

nachricht Verbreitung von Fischeiern durch Wasservögel – nur ein Mythos?
19.02.2018 | Universität Basel

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Ökologie Umwelt- Naturschutz >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Vorstoß ins Innere der Atome

Mit Hilfe einer neuen Lasertechnologie haben es Physiker vom Labor für Attosekundenphysik der LMU und des MPQ geschafft, Attosekunden-Lichtblitze mit hoher Intensität und Photonenenergie zu produzieren. Damit konnten sie erstmals die Interaktion mehrere Photonen in einem Attosekundenpuls mit Elektronen aus einer inneren atomaren Schale beobachten konnten.

Wer die ultraschnelle Bewegung von Elektronen in inneren atomaren Schalen beobachten möchte, der benötigt ultrakurze und intensive Lichtblitze bei genügend...

Im Focus: Attoseconds break into atomic interior

A newly developed laser technology has enabled physicists in the Laboratory for Attosecond Physics (jointly run by LMU Munich and the Max Planck Institute of Quantum Optics) to generate attosecond bursts of high-energy photons of unprecedented intensity. This has made it possible to observe the interaction of multiple photons in a single such pulse with electrons in the inner orbital shell of an atom.

In order to observe the ultrafast electron motion in the inner shells of atoms with short light pulses, the pulses must not only be ultrashort, but very...

Im Focus: Good vibrations feel the force

Eine Gruppe von Forschern um Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg hat eine Methode demonstriert, die es erlaubt die interatomaren Kräfte eines Festkörpers detailliert auszumessen. Ihr Artikel Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, nun online in Nature veröffentlich, erläutert, wie Terahertz-Laserpulse die Atome eines Festkörpers zu extrem hohen Auslenkungen treiben können.

Die zeitaufgelöste Messung der sehr unkonventionellen atomaren Bewegungen, die einer Anregung mit extrem starken Lichtpulsen folgen, ermöglichte es der...

Im Focus: Good vibrations feel the force

A group of researchers led by Andrea Cavalleri at the Max Planck Institute for Structure and Dynamics of Matter (MPSD) in Hamburg has demonstrated a new method enabling precise measurements of the interatomic forces that hold crystalline solids together. The paper Probing the Interatomic Potential of Solids by Strong-Field Nonlinear Phononics, published online in Nature, explains how a terahertz-frequency laser pulse can drive very large deformations of the crystal.

By measuring the highly unusual atomic trajectories under extreme electromagnetic transients, the MPSD group could reconstruct how rigid the atomic bonds are...

Im Focus: Verlässliche Quantencomputer entwickeln

Internationalem Forschungsteam gelingt wichtiger Schritt auf dem Weg zur Lösung von Zertifizierungsproblemen

Quantencomputer sollen künftig algorithmische Probleme lösen, die selbst die größten klassischen Superrechner überfordern. Doch wie lässt sich prüfen, dass der...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Von festen Körpern und Philosophen

23.02.2018 | Veranstaltungen

Spannungsfeld Elektromobilität

23.02.2018 | Veranstaltungen

DFG unterstützt Kongresse und Tagungen - April 2018

21.02.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Vorstoß ins Innere der Atome

23.02.2018 | Physik Astronomie

Wirt oder Gast? Proteomik gibt neue Aufschlüsse über Reaktion von Rifforganismen auf Umweltstress

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Wie Zellen unterschiedlich auf Stress reagieren

23.02.2018 | Biowissenschaften Chemie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics