eDNA-Erkennung: Der Barcode-Scanner der Natur für die Artenvielfalt

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  Quantumrun-Vorausschau
• 12. März 2024

Zusammenfassung der Einblicke

Die Umwelt-DNA-Technologie (eDNA) kann bei der Früherkennung invasiver Arten und bei Schutzbemühungen helfen. Dieser Ansatz analysiert das genetische Material, das Organismen hinterlassen, und kann Arten genau identifizieren und ein proaktives Management fördern. Das Potenzial von eDNA geht über aktuelle Umweltherausforderungen hinaus, indem es Biodiversitätsstudien verbessert, nachhaltige Industrien unterstützt und die Politikgestaltung mit detaillierten Einblicken in die Gesundheit von Ökosystemen steuert.

eDNA-Erkennungskontext

Da die globale Erwärmung und die wirtschaftliche Globalisierung die Verbreitung invasiver Arten in Meeresumwelt vorantreiben, werden traditionelle Überwachungsmethoden zunehmend eingeschränkt. Diese herkömmlichen Techniken haben oft Schwierigkeiten, diese Arten frühzeitig zu erkennen, und können die Ökosysteme, die sie schützen möchten, stören. Im Gegensatz dazu kann die Umwelt-DNA-Technologie (eDNA), die für ihre Empfindlichkeit und nicht-invasive Natur bekannt ist, invasive Arten bei geringer Populationsdichte präzise identifizieren und so ein rechtzeitiges Eingreifen und die Anwendung effektiver Managementstrategien ermöglichen. Diese Technologie basiert auf der Sammlung und Analyse des genetischen Materials, das die Arten in ihrer Umwelt hinterlassen.

Eine von chinesischen Wissenschaftlern im Jahr 2023 durchgeführte Studie hat den Nutzen von eDNA für die Überwachung der aquatischen Biodiversität, insbesondere in Ostasien, hervorgehoben. China hat beispielsweise die 4E-Strategie (Bildung, Durchsetzung, Technik und Bewertung) übernommen und die eDNA-Technologie integriert, um die Überwachung und Richtlinienentwicklung für den Umgang mit aquatischen invasiven Arten zu fördern. Darüber hinaus könnten Hochdurchsatz-Sequenzierungstechnologien DNA-Mischungen mehrerer Arten gleichzeitig analysieren und so die Bewertung der biologischen Vielfalt verbessern.

Die eDNA-Technologie kann Wissenschaftlern auch dabei helfen, antike Ökosysteme zu verstehen. Im Jahr 2022 berichtete ein Forscherteam in „Nature“, dass sie diese Technologie zur Sequenzierung von über 2 Millionen Jahren DNA aus Nordgrönland nutzten. Die Ergebnisse enthüllten historische Ökosysteme und boten beispiellose Einblicke in die Vergangenheit und einen bedeutenden Fortschritt bei der Erforschung alter biologischer Gemeinschaften. 

Störende Wirkung

Diese Technologie kann unser Verständnis von Biodiversität und Ökosystemen verbessern und sich direkt auf Freizeitaktivitäten, Immobilienwerte und die öffentliche Gesundheit auswirken. Beispielsweise kann eine verbesserte Überwachung von Gewässern zu sichereren Badegebieten und Trinkquellen führen. Dieser Trend stärkt auch die Bürgerwissenschaft, bei der Laien zur Umweltüberwachung und zum Umweltschutz beitragen. Mit zunehmendem Umweltbewusstsein können sich Einzelpersonen, motiviert durch Echtzeitdaten, stärker an Naturschutzaktivitäten und Interessenvertretungen beteiligen.

Für Landwirtschafts-, Fischerei-, Umweltberatungs- und Biotechnologieunternehmen bietet die eDNA-Erkennung nachhaltigere Abläufe und die Einhaltung von Umweltvorschriften. Unternehmen können die Artenvielfalt auf ihrem Land oder in nahegelegenen Ökosystemen überwachen, die Auswirkungen ihrer Aktivitäten bewerten und die mit dem Verlust der Artenvielfalt verbundenen Risiken mindern. Diese Fähigkeit kann Strategien für eine nachhaltige Ressourcennutzung prägen, den Ruf bei Verbrauchern und Investoren verbessern und die mit Umweltschäden verbundenen Rechts- und Betriebskosten senken. Darüber hinaus können Industriezweige, die als Rohstoffe auf bestimmte Arten angewiesen sind, eDNA verwenden, um die Häufigkeit und Gesundheit dieser Populationen zu verfolgen und so nachhaltige Erntepraktiken zu steuern.

Regierungen können die eDNA-Erkennung nutzen, um politische Entscheidungsfindung, Naturschutzstrategien und die Einhaltung gesetzlicher Vorschriften zu unterstützen und so einen dynamischeren und reaktionsfähigeren Ansatz für das Umweltmanagement bereitzustellen. Diese Technologie ermöglicht außerdem eine genauere und zeitnahe Überwachung von Schutzgebieten, bedrohten Arten und der Wirksamkeit von Schutzmaßnahmen. Es kann auch eine entscheidende Rolle bei der Biosicherheit an den Grenzen spielen, indem es invasive Arten erkennt, bevor sie sich etablieren. Darüber hinaus kann die eDNA-Erkennung Vereinbarungen zur biologischen Vielfalt unterstützen und ein gemeinsames Instrument zur Überwachung globaler Umweltziele bieten.

Auswirkungen des eDNA-Nachweises

Weitere Auswirkungen des eDNA-Nachweises können sein: 

• eDNA-Überwachung im Fischereimanagement führt zu nachhaltigeren Fischereipraktiken und gesünderen Meeresökosystemen.
• Unternehmen, die eDNA-Analysen zur Qualitätskontrolle in der Lebensmittelindustrie einsetzen, um sicherere Produkte zu gewährleisten und lebensmittelbedingte Krankheiten zu reduzieren.
• Bildungseinrichtungen integrieren eDNA-Studien in ihre Lehrpläne und entwickeln so eine neue Generation von Wissenschaftlern, die sich auf Naturschutz und Biodiversität konzentrieren.
• Vorschriften zur Standardisierung der eDNA-Erfassungs- und Analysemethoden, um die Datengenauigkeit und Vergleichbarkeit zwischen Studien zu verbessern.
• Organisationen des öffentlichen Gesundheitswesens nutzen eDNA-Tracking, um die Ausbreitung von Infektionskrankheiten zu überwachen und zu kontrollieren, was zu wirksameren Maßnahmen im Bereich der öffentlichen Gesundheit führt.
• Tragbare eDNA-Analysekits machen die Umweltüberwachung auch für Nicht-Wissenschaftler zugänglich und demokratisieren die Datenerfassung und den Umweltschutz.
• Umwelt-NGOs nutzen eDNA-Daten, um sich für Schutzgebiete einzusetzen, was zur Einrichtung neuer Schutzgebiete führt.
• Die Tourismusbranche nutzt eDNA als Instrument zur Überwachung und Steuerung der Auswirkungen des Tourismus auf natürliche Lebensräume und fördert verantwortungsvolle und nachhaltige Tourismuspraktiken.
• Stadtplaner nutzen eDNA-Daten in grünen Infrastrukturprojekten, um die städtische Artenvielfalt zu verbessern und die Lebensqualität der Bewohner zu verbessern.

Fragen zu berücksichtigen

• Wie könnte sich die eDNA-Technologie auf Ihre lokalen Naturschutzbemühungen auswirken?
• Wie könnten eDNA-Fortschritte die Lebensmittelsicherheit und die öffentliche Gesundheit in Ihrer Gemeinde verändern?