Jedes lebende Ding verbreitet eine unsichtbare Signatur in seiner Landschaft, sei es ein Dachs, der durch das Gras schlendert, eine Eiche, die im Wald wächst, oder ein Adler, der über ihm schwebt. Fell, Federn, Hautzellen, Sporen, Pollen – alles ist voller genetischer Informationen, die in einer datenreichen atmosphärischen Suppe verschwinden. Wissenschaftler nennen diese Informationen Umwelt-DNA oder eDNA und sie sind so wirksam, dass sie im Januar 2022 verfügbar sein werden gaben Forscher bekannt Sie konnten die Art in zwei Zoos identifizieren, indem sie lediglich eDNA-Proben in der Umgebungsluft sammelten.
James Allerton, ein Luftqualitätswissenschaftler am britischen National Physical Laboratory, las von diesem Experiment und führte eines davon durch Warte nur eine Minute Ideen. Das Labor betreibt eine Reihe von Netzwerken zur Überwachung der Luftqualität, darunter das britische Schwermetallnetzwerk. An diesen Überwachungsstationen strömt die Luft durch Filter, die dann analysiert werden, um den Gehalt an giftigen Metallen zu messen. „Wir saßen nicht bei NPL und dachten: Ich frage mich, ob sich auf diesen Filtern wiedergewinnbares DNA-Material befindet?„Allerton erinnert sich. Doch die Idee war zu faszinierend, um sie zu ignorieren. „Wenn Sie einen Bericht über Menschen lesen, denen es erfolgreich gelungen ist, tierische DNA aus der Luft zu fangen – und da sind wir nun, wir arbeiten an Partikelmessungen –, dann kommt Ihnen ein Lichtblick.“
Insbesondere fragten sich Allerton und sein NPL-Luftqualitätswissenschaftler Andrew Brown, ob die Instrumente des Labors versehentlich eine Fülle an eDNA angesammelt hatten, die die lokale Artenvielfalt verfolgen würde. „Einige davon wurden im Vereinigten Königreich bereits in den 1960er und 1970er Jahren eingerichtet“, sagt Brown über die Überwachungsstationen. „Sie sind also praktisch da draußen und nehmen über einen sehr langen Zeitraum jeden einzelnen Tag, jede einzelne Woche, jeden einzelnen Monat jedes einzelnen Jahres Proben auf genau die gleiche Weise.“
Die beiden wandten sich an die Biologen hinter der Zoo-Studie – Joanne Littlefair von der Queen Mary University of London und Elizabeth Clare von der York University Toronto –, um ihre Kräfte zu bündeln. Heute im Journal Aktuelle BiologieSie sind ankündigen ihre bahnbrechenden Erkenntnisse: Zwischen einer Luftqualitätsüberwachungsstation in Schottland und einer weiteren in London konnten sie über 180 Arten von Organismen mittels eDNA nachweisen. Dazu gehört eine Vielzahl von Tieren wie Hirsche, Igel, Dachse und Molche; Pflanzen, zu denen Bäume, Gräser, Weizen und andere Nutzpflanzen gehören; und 34 Vogelarten, darunter Singvögel, Tauben und kleine Eulen.
Ihre Studie legt nahe, dass Atmosphärenforscher auf der ganzen Welt versehentlich genetische Daten gesammelt haben, die Biologen beispiellose Einblicke in sich verändernde Ökosysteme geben könnten. Dies wäre ein riesiger und unglaublich wertvoller Informationsspeicher. „Selbst wöchentliche Proben an Tausenden und Abertausenden von Standorten liefern mehr Daten zur Artenvielfalt, als wir jemals gesehen haben“, sagt Clare. „In der Biodiversitätswissenschaft berücksichtigen wir jährlich Umfragen als hochauflösende Daten. Ich glaube also, dass wir noch nie zuvor über die Idee nachgedacht haben, dass solche wöchentlichen Umfragen durchgeführt werden, die grundsätzlich automatisiert sind.“
Tatsächlich, sagt Clare, hätten Luftqualitätswissenschaftler dies auch nicht in Betracht gezogen. „Wir haben in den letzten Wochen viele dieser Gespräche mit Wissenschaftlern und Leuten geführt, die diese Netzwerke betreiben“, sagt Clare. „Wenn wir sagen: ‚Wussten Sie, dass es das auch tut?‘ Sie alle haben einen Moment lang eine Art schockierten Gesichtsausdruck. Und dann sagen sie: „Oh, aber von.“ Kurs es muss.’ Es scheint wirklich offensichtlich, wenn man es einem erzählt, aber es ist nicht Offensichtlich, weil die Leute, die sie bedienen, keine Biologen sind.“
Luftgetragene eDNA könnte sich zu einem leistungsstarken Instrument für den Artenschutz entwickeln, sagt Craig Leisher, Direktor für Überwachung und Bewertung bei Nature Conservancy, der nicht an der neuen Forschung beteiligt war. Wenn beispielsweise die DNA einer invasiven Art in ein Schutzgebiet einzudringen beginnt, könnten atmosphärische Instrumente Naturschützer auf die Bedrohung aufmerksam machen. Solche Monitore wären besonders wirkungsvoll auf Inseln, die sehr anfällig für invasive Arten wie Ratten sind: Wenn ein Instrument einen Hauch von Nagetier-DNA wahrnimmt, könnte es Naturschützer sofort dazu veranlassen, aktiv zu werden.