DNA aus Schneespuren könnte helfen, bedrohte Tiere zu überwachen

Eisbären sind Ikonen der Arktis, schwer fassbar und verletzlich. Eine detaillierte Überwachung ihrer Populationen ist für ihren Schutz von entscheidender Bedeutung – aber weil Eisbären so schwer zu finden sind, fehlen uns wichtige Daten über die Populationsgröße und wie gut diese Populationen miteinander vernetzt sind. Wissenschaftler haben nun ein neues Werkzeug entwickelt, das Abhilfe schafft: eine DNA-Analyse mithilfe von Hautzellen, die in den Fußabdrücken der Bären im Schnee entstanden sind.

„Es ist besonders herausfordernd, teuer und zeitaufwändig, Eisbären in der Arktis zu finden, ganz zu schweigen davon, sie zu zählen und zu verstehen, wie sie mit dem Klimawandel zurechtkommen“, sagte Dr. Melanie Lancaster vom World Wide Fund for Nature Global Arctic Program , leitender Autor der Studie in Grenzen in der Naturschutzwissenschaft.

Jeder Kontakt hinterlässt Spuren

Die Wissenschaftler ließen sich von forensischen Techniken inspirieren, die auf winzige, degradierte DNA-Proben angewendet werden können. Mit diesen Techniken ist es nicht notwendig, Bären physisch zu fangen, was sowohl für Bären als auch für Menschen stressig und gefährlich sein kann und für einige lokale indigene Gemeinschaften Anlass zur Sorge gibt. Stattdessen können Wissenschaftler nach Quellen für DNA suchen, die im Vorbeigehen verloren geht – DNA aus der Umwelt.

„Viele Inuit äußern ihre Besorgnis über invasive Forschungsmethoden“, sagte Elisabeth Kruger vom World Wildlife Fund, eine Autorin des Artikels. „Die Menschen machen sich Sorgen um das Wohlergehen des einzelnen Eisbären sowie um die Gesundheit und Sicherheit der Menschen, die den Bären später möglicherweise fangen. Dies ist einer der Gründe, warum wir uns über neue Methoden wie diese so freuen – die Person, die die Probe entnimmt, muss dies nie tun.“ sogar den Eisbären sehen oder von ihm gesehen werden.“

Eine häufige Form von Umwelt-DNA wird beim Stuhlgang von Tieren abgelagert. Allerdings ist die DNA-Qualität nicht immer gut genug für die für die Konservierung erforderliche Analyse auf individueller Ebene. Darüber hinaus könnte die Probenahme von Kot bei Landtieren wie den beiden anderen von den Wissenschaftlern getesteten Arten – Luchsen und Schneeleoparden – das Verhalten der Tiere beeinflussen. Deshalb wandten sich die Forscher Hautzellen in schneebedeckten Fußabdrücken zu.

„Die Spuren enthalten normalerweise frische Zellen und die DNA ist aufgrund der kalten ‚Lagertemperatur‘ intakt. DNA, die den Darm passiert hat, ist viel stärker abgebaut und daher schwieriger zu bearbeiten“, sagte Dr. Micaela Hellström von MIX Research Sweden AB, Hauptautor.

In ihre Fußstapfen treten

Die Wissenschaftler sammelten Schnee von einzelnen Spuren, die Alaska-Eisbären und Schwedische Eurasische Luchse in freier Wildbahn und in Gefangenschaft hinterlassen hatten. Sie sammelten auch Schnee von den Spuren eines gefangenen Schneeleoparden. Zusätzliche Materialien wie Haare, Speichel und Schleim wurden beprobt, was bestätigte, dass die Spuren genaue Genotypen lieferten.

Insgesamt wurden 24 Spuren wilder Eisbären und 44 Spuren wilder Luchse beprobt. Die Forscher schmolzen und filterten den Schnee, um Umwelt-DNA zu sammeln, und führten dann eine Mikrosatellitenanalyse durch. Obwohl die DNA-Konzentrationen aus Spuren, die in freier Wildbahn entnommen wurden, sehr gering waren, war es möglich, Kern-DNA aus 87,5 % der Spuren wilder Eisbären und 59,1 % der Spuren wilder Luchse zu gewinnen. 13 der Proben wilder Eisbären konnten genotypisiert werden, wodurch 12 verschiedene Individuen identifiziert wurden.

Nur 11 % der Luchsspuren konnten genotypisiert werden, aber als die Wissenschaftler nur die von geschultem Personal entnommenen Spuren betrachteten, stieg dieser Wert erheblich an. Sie waren in der Lage, aus 76 % der von geschultem Personal entnommenen Proben Kern-DNA zu entnehmen und bei 24 % der Proben eine Genotypisierung durchzuführen.

Ein Ansatz ohne Pfoten

Diese Technik hat ein enormes Potenzial für den Schutz dieser Tiere, für ein besseres Verständnis ihrer Populationen und ihres Verhaltens und für die Bewältigung von Konflikten mit Menschen durch eine genaue Identifizierung von Tieren. Obwohl eine nicht-invasive Probenahme eine geringere Erfolgsquote hat, bedeutet die einfache Entnahme, dass sie die Probengröße erheblich erweitern kann.

„Wir hoffen, dass diese Methode von der Eisbärenforschungsgemeinschaft unter Einbeziehung von Jägern, Freiwilligen und indigenen Gemeinschaften als neue Möglichkeit zum Sammeln von Informationen über Eisbären aufgegriffen wird“, sagte Lancaster. „Wir hoffen auch, dass die Methode auf andere Tiere ausgeweitet wird, die in verschneiten Umgebungen leben – wir haben gezeigt, dass sie zunächst bei Luchsen und Schneeleoparden funktioniert.“