Wildtierpopulationen im Regenwald erfassen Genetischer Gästebucheintrag: Tier-DNA auf Blättern

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Jedes Blatt im Regenwald ist ein Logbuch für die dort lebenden Tiere. Dies zeigt eine aktuelle Studie von Molekularökologen, die Abstriche von Blättern genommen und auf Tier-DNA analysiert haben. Eine solche Analyse stellt eine einfache Methode dar, um Populationen von Wildtieren zu überwachen und erlaubt Rückschlüsse auf das Übertragungsrisiko von Infektionskrankheiten auf den Menschen.

Die allseits bekannten Wattestäbchen, mit denen wir während der Covid-19-Pandemie so vertraut geworden sind, könnten auch ein wertvolles Werkzeug sein, um Biodiversität zu erfassen. Zu diesem Ergebnis kam ein internationales Forschungsteam unter Leitung des Helmholtz-Instituts für One Health (HIOH) in Greifswald, einem Standort des Braunschweiger Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI). Die Gruppe fand heraus, dass sich unzählige Vögel und Säugetiere durch einfaches Abtupfen der von den Tieren auf Blättern hinterlassenen DNA nachweisen lassen.

Im Zuge des weltweiten Verlustes an biologischer Vielfalt ist es wichtig, Veränderungen in der Tierwelt zu erfassen, um Strategien für die Erhaltung der Biodiversität ableiten zu können. Dies hat auch eine Bedeutung für die menschliche Gesundheit, denn die meisten neu auftretenden Infektionskrankheiten haben ihren Ursprung in Wildtierpopulationen. Daher ist die Information darüber, welche Tierarten sich wo aufhalten, ein wichtiger erster Schritt, um das Risiko von Infektionskrankheiten in menschlichen Populationen abzuschätzen und möglicherweise zu verringern.

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DNA-Spuren aus der Luft

Die Studie unter der Leitung der Molekularökologen Dr. Christina Lynggaard (HIOH und Globes Institut der Universität Kopenhagen) und Dr. Jan Gogarten (HIOH und Abteilung für Angewandte Zoologie und Naturschutz an der Universität Greifswald) hatte zum Ziel, die Artenzusammensetzung in einem bestimmten Biotop mit einfachen Methoden zu ermitteln.

Kürzlich hatten Lynggaard und das Kopenhagener Team nachgewiesen, dass tierische DNA aus der Luft gewonnen und analysiert werden kann – und das brachte wiederum Gogarten auf eine Idee: „Wenn tierische DNA in der Luft um uns herum ist, setzt sie sich vielleicht ab und bleibt an klebrigen Oberflächen wie Blättern haften. Der Regenwald und seine Pflanzen werden oft als ‚die Lungen des Planeten‘ bezeichnet. Könnten die Lungen des Planeten also der ideale Ort sein, um sich aus der Luft absetzende DNA zu entnehmen?“

Abstriche von Waldblättern zeigen Tiervielfalt

Das Forschungsteam machte sich daran, diese Idee im Kibale-Nationalpark in Uganda zu testen, der für seine reiche Tierwelt bekannt ist und Biologen seit Jahrzehnten anzieht. Das Team begab sich mit 24 Wattestäbchen in den dichten tropischen Regenwald und tupfte damit jeweils drei Minuten lang Blätter ab. „Ehrlich gesagt haben wir keine großartigen Ergebnisse erwartet“, sagt Molekularökologin Lynggaard. „Der Regenwald ist heiß und feucht, und unter diesen Bedingungen wird DNA schnell abgebaut.“

Daher waren die Forschenden positiv überrascht, als sie die Ergebnisse der DNA-Sequenzierung in den Händen hielten. „Wir fanden DNA von einer überwältigenden Vielfalt an Tieren in diesen 24 Wattestäbchen – über 50 Arten von Säugetieren und Vögeln sowie einen Frosch. Und das alles nach nur 72 Minuten Blätter-Tupfen“, fasst Lynggaards Forschungskollege Gogarten zusammen.

Einfacher Weg für das Monitoring von Tierarten

In jedem der Wattestäbchen fanden die Forschenden DNA von durchschnittlich fast acht Tierarten. Das Spektrum reichte vom sehr großen, bedrohten Afrikanischen Elefanten bis zu einer sehr kleinen Sonnenvogel-Art. „Die Vielzahl der nachgewiesenen Tierarten und die hohe Nachweisquote pro Wattestäbchen zeigen, dass tierische DNA problemlos von Blättern abgetupft und anschließend analysiert werden kann“, sagt Gogarten. „Diese Methode könnte, in größerem Maßstab, als Informationsgrundlage dienen, um Biodiversität sowie ihre Verluste zu erfassen und daraus Strategien für das Wildtiermanagement abzuleiten.“

„Das Abtupfen von Blättern erfordert an sich keine teure und aufwendige Ausrüstung oder lange Schulungen und kann daher problemlos in Bürgerwissenschaftsprogrammen durchgeführt werden“, sagt Lynggaard. „Während der Covid-19-Pandemie waren Corona-Tests mit automatisierter Extraktion von Nukleinsäuren aus Millionen von Abstrichen pro Tag an der Tagesordnung, und die dafür erforderlichen Analysegeräte wurden in alle Winkel der Erde verteilt. Was wäre, wenn diese Instrumente umfunktioniert werden könnten, um mit Wattestäbchen ein umfassendes Tier-Monitoring im großen Maßstab durchzuführen?“

Originalpublikation: Christina Lynggaard, Sébastien Calvignac-Spencer, Colin A. Chapman, Urs Kalbitzer, Fabian H. Leendertz, Patrick A. Omeja, Emmanuel A. Opito, Dipto Sarkar, Kristine Bohmann, Jan F. Gogarten: Vertebrate environmental DNA from leaf swabs, Current Biology, Volume 33, Issue 16, PR853-R854, August 21, 2023; DOI: 10.1016/j.cub.2023.06.031

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