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 Erste "Rote Liste" gefährdeter Lebensräume in Europa
16.01.2017 | Universität Wien

nachricht Kann das "Greening" grüner werden?
11.01.2017 | Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung - UFZ

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: Innovatives Hochleistungsmaterial: Biofasern aus Florfliegenseide

Neuartige Biofasern aus einem Seidenprotein der Florfliege werden am Fraunhofer-Institut für Angewandte Polymerforschung IAP gemeinsam mit der Firma AMSilk GmbH entwickelt. Die Forscher arbeiten daran, das Protein in großen Mengen biotechnologisch herzustellen. Als hochgradig biegesteife Faser soll das Material künftig zum Beispiel in Leichtbaukunststoffen für die Verkehrstechnik eingesetzt werden. Im Bereich Medizintechnik sind beispielsweise biokompatible Seidenbeschichtungen von Implantaten denkbar. Ein erstes Materialmuster präsentiert das Fraunhofer IAP auf der Internationalen Grünen Woche in Berlin vom 20.1. bis 29.1.2017 in Halle 4.2 am Stand 212.

Zum Schutz des Nachwuchses vor bodennahen Fressfeinden lagern Florfliegen ihre Eier auf der Unterseite von Blättern ab – auf der Spitze von stabilen seidenen...

Im Focus: Verkehrsstau im Nichts

Konstanzer Physiker verbuchen neue Erfolge bei der Vermessung des Quanten-Vakuums

An der Universität Konstanz ist ein weiterer bedeutender Schritt hin zu einem völlig neuen experimentellen Zugang zur Quantenphysik gelungen. Das Team um Prof....

Im Focus: Traffic jam in empty space

New success for Konstanz physicists in studying the quantum vacuum

An important step towards a completely new experimental access to quantum physics has been made at University of Konstanz. The team of scientists headed by...

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Mittelstand 4.0 – Mehrwerte durch Digitalisierung: Hintergründe, Beispiele, Lösungen

20.01.2017 | Veranstaltungen

Nachhaltige Wassernutzung in der Landwirtschaft Osteuropas und Zentralasiens

19.01.2017 | Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

21.500 Euro für eine grüne Zukunft – Unserer Umwelt zuliebe

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

innovations-report im Interview mit Rolf-Dieter Lafrenz, Gründer und Geschäftsführer der Hamburger Start ups Cargonexx

20.01.2017 | Unternehmensmeldung

Niederlande: Intelligente Lösungen für Bahn und Stahlindustrie werden gefördert

20.01.2017 | Förderungen Preise