Die Zusammenarbeit untersucht die Präzision von eDNA bei der Schätzung der Populationsgröße

Tracy Rittenhouse, außerordentliche Professorin für natürliche Ressourcen und Umwelt am College of Agriculture, Health and Natural Resources (CAHNR) der UConn, führte ein Experiment durch, um Ranavirus-Epidemien bei Waldfröschen zu untersuchen. Als Meghan Parsley, damals ein Ph.D. Als sie als Studentin an der Washington State University davon hörte, erkannte sie, dass der Ansatz ideal wäre, um auch einige Fragen zu untersuchen, die sie zur Umwelt-DNA (eDNA) hatte.

Die beiden schlossen sich zusammen und begannen zusammenzuarbeiten, um im Rahmen eines an der UConn durchgeführten Experiments mehrere wissenschaftliche Fragen zu beantworten.

„Dieses Projekt entstand zufällig auf wirklich wunderbare Weise“, sagt Rittenhouse. „Es war eine großartige Zusammenarbeit zwischen UConn und der Washington State University.“

Umwelt-DNA, auch eDNA genannt, ist genetisches Material, das von Tieren und Pflanzen abgegeben wird und anhand dessen Wissenschaftler erkennen können, welche Arten von Organismen in einer Umwelt leben. Allerdings können Wissenschaftler derzeit anhand der eDNA nicht zuverlässig abschätzen, wie viele Tiere einer bestimmten Art in der Umwelt vorkommen, insbesondere in kleineren Populationen. Dies liegt daran, dass eine Vielzahl von Faktoren die eDNA-Konzentrationen beeinflussen können, die nichts mit der Bevölkerungszahl zu tun haben.

„Eine Sache, die wir in den letzten Jahren mithilfe von eDNA gelernt haben, ist, dass wir ziemlich gut erkennen können, ob es Arten gibt oder nicht“, sagt Parsley. „Aber die Folgefrage, die wir immer von Leuten bekommen, die vor Ort Naturschutz- oder Managementarbeiten durchführen, lautet: ‚Wie viele sind es?‘ Und wir müssen immer sagen, wir wissen es nicht.“

Traditionell müssen Wissenschaftler Tiere fangen, markieren, freilassen und wieder einfangen, um die Populationsgröße abzuschätzen. Dies erfordert einen erheblichen Zeit-, Geld- und Ressourcenaufwand und macht eDNA, die seit mehr als einem Jahrzehnt immer beliebter wird, zu einer vielversprechenden Alternative, wenn sie zuverlässiger gemacht werden kann.

„Wie man die Populationsgröße abschätzt, ist wirklich das Rückgrat der Wildtierforschung“, sagt Rittenhouse. „Die wichtigste Frage, die jedem Wildtierbiologen gestellt wird, ist, wie viele Tiere es gibt?“

Rittenhouses Experiment führte zu einer Reihe von Ranavirus-Epidemien in der experimentellen Froschpopulation, um besser zu verstehen, wie sich diese häufige Krankheit auf wilde Froschpopulationen auswirkt. Das Experiment umfasste 120 Tanks mit zwei Umgebungsvariablen, erhöhter Temperatur und Salzgehalt, die den Klimawandel bzw. den Abfluss von Streusalz in freier Wildbahn repräsentierten. Das Forschungsteam wiederholte das Experiment viele Male.

„Wenn ich eine Art untersuche, die in Connecticut oder dieser Region der Welt vorkommt, frage ich mich, was die Erhaltungsbedenken für diese bestimmte Art sind“, sagt Rittenhouse. „Bei Waldfröschen wissen wir, dass es in freier Wildbahn zu Ranavirus-Epidemien kommt, aber wir Ich weiß nicht, wie häufig oder wo. Das große Problem für den Schutz dieser Art ist ihre Anfälligkeit für Ranaviren.

Rittenhouse wird in Kürze ihre Erkenntnisse aus dieser Studie veröffentlichen und analysiert derzeit die Ergebnisse darüber, wie sich die Kaulquappendichte auf die Epidemien ausgewirkt hat.

Unterdessen machte sich Parsley daran, zu untersuchen, wie sich Umweltfaktoren darauf auswirken, wie viel eDNA jeder Organismus produziert und wie schnell eDNA in der Umwelt abgebaut wird.

Sie fand heraus, dass höhere Temperaturen in den frühen Stadien der Epidemien mit einem Rückgang der eDNA-Menge verbunden waren. Als die Krankheit jedoch ein Spätstadium erreichte, hatten Umweltfaktoren keinen nennenswerten Einfluss, aber die erhöhte Zahl toter Organismen infolge der fortschreitenden Epidemie trug zu mehr eDNA bei.

Diese Ergebnisse wurden veröffentlicht in Wissenschaftliche Berichte mit den Co-Autoren Caren Goldberg, Erica Crespi und Jesse Brunner von der Washington State University.

Die Forscher fanden heraus, dass Umweltbedingungen und der Status der Epidemie die eDNA in diesen Froschpopulationen stark beeinflussten. Aufgrund der starken Variation der eDNA-Mengen, die keinen starken Zusammenhang mit der eDNA und der Populationsgröße hatten, sind sie sich jedoch über die Präzision des Ansatzes im Unklaren.

„Das hat uns in Frage gestellt, wie präzise eDNA sein kann, um Populationsgrößen zu erkennen, die kleiner oder in einem engeren Verbreitungsgebiet sind, was in manchen Naturschutz- oder Managementkontexten wichtig sein kann“, sagt Parsley. „Mit eDNA können möglicherweise die großen Populationsunterschiede, wie etwa 1.000 gegenüber 10 Organismen, die in natürlichen Populationen auftreten können, leichter erkannt werden.“

Ein Problem mit der Präzision dieser Methode kann in der Abweichung von Probe zu Probe liegen. Wenn Forscher eine eDNA-Probe entnehmen, schöpfen sie lediglich Wasser aus der Umwelt. Alternative Probenahmemethoden können dazu beitragen, diese Variation zu mildern, ein Problem, das Parsley in einer bevorstehenden Veröffentlichung anspricht.

„Ich denke, einige der wichtigsten Erkenntnisse sind, dass Umweltfaktoren die DNA-Konzentrationen in der Umwelt beeinflussen und dass wir uns dessen bewusst sein sollten“, sagt Parsley.