Welche Lebewesen kommen in einem Ökosystem vor? Lange konnten Forscher dieser Frage nur durch aufwendige Begehungen, Beobachtungen und traditionelle Formen der Spurensuche nachgehen. Doch seit einigen Jahren hat ein neues Verfahren in die Biodiversitäts-Forschung Einzug gehalten: In Proben der Umwelt lassen sich Erbgutspuren nachweisen, die sich bestimmten Ursprungsorganismen zuordnen lassen. Diese sogenannte Umwelt-DNA stammt aus winzigen Hautpartikeln oder Ausscheidungen, die an Objekten haften bleiben oder in bestimmte Substanzen gelangen.
Wie sich gezeigt hat, lassen sich Wasser-Organismen anhand der genetischen Spuren besonders effektiv nachweisen und auch Untersuchungen verschiedener Feststoffe wie Bodenmaterial können sich lohnen. Im vergangenen Jahr konnten Forscher zudem bereits aufzeigen, dass Umwelt-DNA auch in der Luft unterwegs ist: Durch spezielle Geräte, die Luft durch Filter bliesen, konnten sie viele Tierarten eines Zoos anhand der schwebenden Erbgutspuren nachweisen. Die Wissenschaftler, zu denen unter anderem Elizabeth Clare von der York University und Joanne Littlefair von der Queen Mary University of London gehörten, attestierten dem Verfahren deshalb erhebliches Potenzial für die Biodiversitäts-Forschung. Das Verfahren schien allerdings mit einigem technischen Aufwand verbunden zu sein.
Sind Luftqualität und Biodiversität gemeinsam erfassbar?
Doch nun zeichnet sich ab, dass in vielen Teilen der Welt bereits eine effektive Infrastruktur für die Untersuchung der Artenvielfalt anhand von Luft-Umwelt-DNA vorhanden ist. Zu der Entdeckung führten dabei die Veröffentlichungen von 2022. Durch sie wurden Wissenschaftler des britischen National Physical Laboratory (NPL) in Teddington, die die nationalen Luftqualitätsmessnetze betreiben, auf das mögliche Zusatz-Potenzial ihrer Stationen aufmerksam. “Wir sammeln routinemäßig Luftschadstoffe – als wir dann die Studienergebnisse sahen, wurde uns klar, dass wir vielleicht auf weiteren wertvollen Daten sitzen”, sagt James Allerton vom NPL. So kontaktierten er und seine Kollegen die Umwelt-DNA-Forscher und es entwickelte sich eine Kooperation.
Für die aktuelle Studie lotete das Team um Littlefair und Clare nun gezielt aus, inwieweit auch verwertbare Erbgut-Spuren aus der Luft neben Feinstaub und anderen atmosphärischen Schadstoffen in den Filtern der weitverbreiteten Luftqualitätsüberwachungsnetze landen. Die entsprechenden Untersuchungen führten die Wissenschaftler am Beispiel von zwei Messtationen in England und Schottland durch. Dazu wurde genetisches Material aus den Filtern extrahiert, vervielfältigt und analysiert. Anschließend konnten die Sequenzen mit Informationen aus genetischen Datenbanken verglichen werden, um sie Lebewesen zuordnen zu können.
