Aarhus University Seal / Aarhus Universitets segl

Forskere fisker efter DNA i koralrev

Forskere fra Aarhus og Københavns universiteter har påvist, at miljø-DNA – altså metoden med at analysere DNA fra en miljøprøve for at finde ud af, hvilke arter der lever i området – virker på stor skala. De har i et treårigt projekt brugt metoden til at kortlægge biodiversiteten i havet omkring Qatar ud fra DNA oprenset fra havvand.

09.12.2020 | Peter F. Gammelby og Eva Egelyng Sigsgaard

Undervandsfoto af en gul fisk med sorte pletter.

Den plettede gryntefisk (Plectorhinchus gaterinus) blev udelukkende påvist ved koralrevslokaliteter, både med miljø-DNA metoden og ved visuelle undersøgelser. Foto: Peter Rask Møller.

Et kort over den Persiske Golf, hvor prikker i fem forskellige farver angiver, hvor forskerne har taget prøver i farvandet omkring Qatar.

Kort over prøvetagningslokaliteterne i Qatar, den Persiske Golf. Fra artiklen i Conservation Biology. Klik på kortet for at se det i fuld størrelse.

Naturbevaring og forvaltning af havets biodiversitet er afhængig af effektiv biologisk overvågning, men de fleste nuværende overvågningsværktøjer er ressourcetunge, og den enkelte metode kan typisk kun anvendes på en bestemt gruppe organismer, såsom fisk eller hvaler. Men alle levende væsener indeholder DNA, og analyser af DNA-spor fra miljøprøver som vand eller jord har vist sig at være en effektiv metode til at overvåge arter på tværs af livets træ.

Denne metode blev for første gang anvendt i havet på Københavns Universitet, hvor Philip Francis Thomsen og kolleger viste, at miljø-DNA (eDNA) var mindst lige så effektivt til at påvise marine fiskearter som en række traditionelle overvågningsmetoder, inklusive net og snorkling.

Siden da er DNA-metoden blevet testet på en lang række marine arter fra krebsdyr til koraller, men de fleste undersøgelser er udført på en relativt lille skala. For at undersøge metodens potentiale på en større skala, igangsatte et forskerhold ledet af Philip Francis Thomsen (nu på Aarhus Universitet) og Peter Rask Møller (Københavns Universitet) projektet “AQUATAR”.  

Holdet indsamlede havvandsprøver fra koralrev, ålegræsbanker, mangrover og områder med åbent vand, analyserede dem for DNA-spor fra hvirveldyr, og sammenlignede resultaterne imellem forskellige lokaliteter.

Selvom der var noget overlap i artssammensætningen imellem forskellige typer levesteder, viste resultaterne tydelige forskelle i DNA-sammensætningen imellem f.eks. ålegræsbanker og mangrover.

Resultaterne af projektet blev publiceret tidligere i år i det internationale tidsskrift Conservation Biology.

Følsom og præcis metode

Førsteforfatteren på studiet, postdoc Eva Egelyng Sigsgaard, er nu en del af Philip Francis Thomsens forskningsgruppe på Biologisk Institut på Aarhus Universitet.

Hun forklarer, at miljø-DNA metoden allerede er en veletableret overvågningsmetode i ferskvandsøkosystemer, men metodens potentiale i havet har været mere usikker pga. den større teoretiske mulighed for transport af DNA’et over lange afstande og for fortynding af DNA’et til umålelige koncentrationer.

FAKTA

AQUATAR er finansieret gennem en bevilling fra Maersk Oil Research & Technology Centre (MO-RTC) i Qatar (nu: Total Research Center, Qatar).

Projektet gik ud på at teste DNA-metodens potentiale ifht. at kortlægge marine hvirveldyr på national skala, og at fastslå, hvorvidt forskellige typer levesteder i havet kunne skelnes baseret på DNA-spor i vandet.

Projektet var et samarbejde med Qatar Universitet, Miljøministeriet i Qatar og MO-RTC.

”Men allerede de første undersøgelser i havet indikerede, at metoden var både følsom og rumligt præcis, og vores studie fastslog dette på stor skala. Med bare 50 havvandsprøver à 3 liter påviste vi næsten 200 arter af hvirveldyr, inklusive fisk, pattedyr, fugle og skildpadder, og arterne blev detekteret på de levesteder, hvor de kunne forventes. For eksempel blev fiskearter, som man ved holder til ved koralrev også hovedsageligt påvist ved koralrevslokaliteter, og dugongen blev kun påvist ved lokaliteter med ålegræs eller sandbund,” siger Eva Egelyng Sigsgaard.

Perspektiver for national og regional marin overvågning

Muligheden for samtidigt at overvåge en bred vifte af arter er sammen med miljø-DNA metodens skånsomme karakter en af de vigtigste grunde til, at metoden kan blive et værdifuldt supplement til eksisterende marine overvågningsmetoder. Derudover er metoden mindre afhængig af taksonomisk ekspertise (artskendskab), som ofte er en mangelvare, og som udgør en udfordring for andre skånsomme metoder såsom snorkling.

Lektor og kurator ved Naturhistorisk Museum i København, Peter Rask Møller, som udførte visuelle undersøgelser parallelt med indsamlingen af miljø-DNA, siger:

”Miljø-DNA metoden bliver et værdifuldt nyt redskab, især i skrøbelige miljøer såsom koralrev og i områder, hvor bestemte fiskeredskaber ikke kan anvendes. I Qatar, hvor bundtrawl er forbudt, vil metoden gøre en stor forskel for vores mulighed for at indsamle viden om den marine biodiversitet. Metoden kræver som andre metoder en vis prøveindsamlingsindsats, men kan dække flere arter end mere konventionelle metoder.”

Han tilføjer, at resultaterne også viser, at det stadig er værd at anvende flere forskellige overvågningsmetoder sammen, og at taksonomisk ekspertise stadigvæk er vigtig.    

Selvom miljø-DNA metoden ikke bør stå alene, og indebærer sine egne udfordringer såsom ukomplette reference-databaser for DNA sekvenser, har de lovende resultater fra dette og andre studier sat gang i yderligere indsatser for at anvende, teste og udvide metoden.

Nu er det de danske kysters tur

Philip Francis Thomsen, lektor ved Aarhus Universitet, leder lige nu projektet “KYST_SEKVENS”, som er støttet af Velux fonden og er en national miljø-DNA undersøgelse af de danske kysters biodiversitet på tværs af livets træ, fra mikrober til pattedyr.

Han siger:

“I Qatar fik vi mulighed for, for første gang, at teste miljø-DNA metoden i havet på national skala. Indtil nu har metodens anvendelse i havet været begrænset til enkelte arter, populationer eller lokale artssamfund. Så det var interessant at se, at en så omfattende kortlægning af biodiversitet altså var mulig. Nu tager vi fat på en endnu mere ambitiøs tilgang i Danmark, hvor vi har indsamlet mere end 1000 havvands- og sedimentprøver for at skabe den første miljø-DNA baserede kortlægning af kystnær biodiversitet for et helt land på tværs af alle organismegrupper”.


Yderligere oplysninger:

Studiet "Using vertebrate environmental DNA from seawater in biomonitoring of marine habitats" i Conservation Biology.

Postdoc Eva Egelyng Sigsgaard
Institut for Biologi, Aarhus Universitet
Mail: eva.sigsgaard@bio.au.dk
Mobil: 2094 4266

 

Lektor Philip Francis Thomsen
Institut for Biologi, Aarhus Universitet
Mail: pfthomsen@bio.au.dk
Mobil: 2714 2046

Institut for Biologi