Wetenschappers van de Universiteit van Lund hebben voor het eerst ontdekt dat het mogelijk is om insecten-DNA in de lucht te detecteren. Met behulp van lucht van drie locaties in Zweden kon insecten-DNA van 85 soorten worden geïdentificeerd. Dit biedt ruimte voor het verkennen van een geheel nieuwe manier om terrestrische biodiversiteit te monitoren.
Deze voorlopige resultaten zullen worden gepresenteerd op Ecology Across Borders (13-15 december) via een online poster van Dr. Fabian Roger, die momenteel werkt bij ETH Zürich.
Tot de gedetecteerde insecten behoorden veel belangrijke soorten zoals bijen, motten, vliegen, kevers, wespen en mieren. De studie leverde niet alleen bewijs op van insecten, maar ook van veel gewervelde soorten, waaronder vogels, zoogdieren en sommige gedomesticeerde soorten.
In veel gebieden nemen insecten in een alarmerend tempo af, maar we weten ook heel weinig over het aantal soorten dat er bestaat. Naar schatting hebben we 1 miljoen van de 5,5 miljoen insectensoorten op aarde beschreven. Daarom is het van cruciaal belang om efficiënte manieren te ontwikkelen om de biodiversiteit te monitoren.
Fabian Roger zei: “In het licht van de biodiversiteitscrisis hebben we dringend betere informatie nodig over de status en verspreiding van soorten. Onze studie is een proof of concept dat aantoont dat we DNA van insecten en gewervelde dieren kunnen detecteren uit lucht die onder natuurlijke omstandigheden is verzameld. Dit opent veel spannende mogelijkheden voor het monitoren en detecteren van soorten, wat ons in staat zou kunnen stellen om de biodiversiteit op grote ruimtelijke en temporele schaal uitgebreid te monitoren.”
Het bemonsteren van DNA vanuit de lucht biedt voordelen ten opzichte van traditionele bemonsteringsmethoden. Insecten worden vaak bemonsterd met behulp van malaisevallen, wat leidt tot de dood van de wezens. Alternatieven, zoals transectwandelingen en mottenvangst, vereisen taxonomische expertise en richten zich over het algemeen op de grotere soorten insecten. Een DNA-metabarcoding-benadering betekent dat meerdere soorten kunnen worden gedetecteerd uit afzonderlijke monsters. Daarom zou DNA-metabarcodering in de lucht de bemonstering versnellen en wetenschappers in staat stellen om biodiversiteitsonderzoeken op te schalen – en dat allemaal zonder de soorten die daar leven te schaden.
In deze studie, toen de onderzoekers de resultaten vergeleken met traditionele onderzoeken, vonden ze enige overlap in de gedetecteerde soorten. Er waren een aantal soorten die niet met de traditionele methoden zijn gevonden, maar ook veel soorten die niet zijn opgepikt door de airborne DNA-methode. Zo vonden de onderzoekers 48 soorten nachtvlinders in de vallen en 9 soorten nachtvlinders via eDNA, met een overlap van 4. De onderzoekers staan nog in de kinderschoenen en hebben veel ideeën over hoe dit kan worden verbeterd en zijn ervan overtuigd dat metabarcodering in de lucht kan worden. een krachtig instrument voor het monitoren van biodiversiteit.
Fabian voegde toe: “Gezien de enorme uitdaging waarmee we worden geconfronteerd om de miljoenen soorten op aarde te monitoren, is het absoluut een situatie waarin alle hens aan dek is en verschillende methoden elkaar kunnen aanvullen met hun verschillende sterke en zwakke punten.”
De ontwikkeling van milieu-DNA of eDNA is een opwindende nieuwe technologie die een sneller, gevoeliger en krachtiger instrument biedt om de biodiversiteit te monitoren. Het wordt al veel gebruikt door ecologische adviseurs voor onderzoek naar de Grote Crested Newt, maar veel van het onderzoek heeft zich tot nu toe gericht op aquatische ecosystemen.
Vervolgens zullen de wetenschappers de methoden optimaliseren om de betrouwbaarheid van DNA-metabarcodering in de lucht te vergroten. Ze hebben ook een beter begrip nodig van hoe DNA door de lucht beweegt. Gelukkig hebben meteorologen en aërosolwetenschappers decennialang de beweging van deeltjes in de lucht bestudeerd, wat een enorme hoeveelheid expertise biedt om dit werk te versnellen. Opwindend is dat de methode ook potentieel heeft voor het detecteren van invasieve soorten of zelfs vroege detectie van ziektevectoren.
“We staan helemaal aan het begin van het onderzoeken van omgevings-DNA in de lucht voor iets anders dan bacteriën, pollen of sporen – en zelfs daar hebben we alleen maar de oppervlakte bekrast. Een van de eerste uitdagingen zal zijn om de bemonstering en moleculaire methoden te optimaliseren om de gevoeligheid te verhogen en een betrouwbaardere detectie te bereiken. Dan zullen we moeten begrijpen hoe eDNA in de lucht wordt gegenereerd, getransporteerd en afgebroken.” zei Fabian Roger, die er vervolgens aan toevoegde: “Het feit dat het out-of-the-box niet perfect werkt, betekent niet dat het nooit zal werken en het potentieel is enorm.”
Dr. Fabian Roger zal het werk presenteren op Ecology Across Borders. Dit werk is niet gepubliceerd en heeft het peer-reviewproces nog niet doorlopen. Deze conferentie brengt meer dan 1000 ecologen samen om de meest recente doorbraken in de ecologie te bespreken.
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2021.07.15.452392v1