Eine neuartige Umwelt-DNA-Überwachungsmethode zur Identifizierung seltener und gefährdeter Fischarten, die auf Märkten verkauft werden

In einem kürzlich veröffentlichten Artikel in Methoden in Ökologie und Evolution, haben Forscher des Conservation Forensics Lab an der University of Hong Kong ein leistungsstarkes neues Instrument zur Überwachung des Handels mit seltenen und gefährdeten Fischarten auf den Feuchtmärkten in Hongkong entwickelt. Unter Verwendung von Umwelt-DNA (eDNA), die im Abflusswasser von Fischmärkten vorhanden ist, konnten die Forscher genügend DNA extrahieren und sequenzieren, um über 100 Fischarten zu identifizieren, die den Markt passiert hatten.

In der Studie wurden mit der eDNA-Methode verschiedene Arten gefährdeter oder gefährdeter Arten nachgewiesen, darunter Epinephelus fuscoguttatus, eine Art Braunmarmorierter Zackenbarsch, die laut der International Union for Conservation of Nature (IUCN) als gefährdet und rückläufig eingestuft wird, sowie drei Aale Arten wie Anguilla japonica und Anguilla rostrata, die von der IUCN als gefährdet eingestuft werden, sowie der im CITES (Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora) gelistete Europäische Aal, Anguilla anguilla. Zwei Arten von Brassen wurden entdeckt, darunter die Goldbrasse (Nemipterus virgatus), die von der IUCN als anfällig eingestuft wird, und die Okinawa-Goldbrasse (Acanthopagus sivicolus), die von der IUCN als anfällig und rückläufig eingestuft wird.

Metabarcoding ermöglicht die sofortige Identifizierung von Arten

Barcoding ist eine gängige Methode zur Identifizierung von Arten, bei der bestimmte Regionen des Genoms eines Organismus sequenziert und zur Identifizierung des betreffenden Organismus verwendet werden. Jede Art hat ihren eigenen einzigartigen „Barcode“, der eine zuverlässigere Form der Identifizierung bieten kann als herkömmliche morphologiebasierte Methoden. Diese Technik kann dank fortschrittlicher Hochdurchsatz-Sequenzierungstechnologie auf die gleichzeitige Identifizierung vieler Arten erweitert werden (bekannt als Metabarcoding). Bereits die geringen Mengen an DNA, die von Pflanzen und Tieren in die Umwelt abgegeben werden (eDNA), reichen für das Metabarcoding aus, das die Identifizierung gemischter Artengemeinschaften ermöglicht, die möglicherweise in dem Gebiet vorhanden waren.

In dieser Studie wollten Forscher des Conservation Forensics Lab eine Methode zur Identifizierung von Fischarten entwickeln, die auf den Märkten von Hongkong gehandelt werden, die nicht darauf angewiesen ist, dass Fischtaxonomieexperten Stunden damit verbringen, jeden verkauften Fisch visuell zu identifizieren. Darüber hinaus zögern viele Fischverkäufer oft, langwierige Inspektionen ihrer Waren zuzulassen, da auf den Märkten in Hongkong häufig gefährdete Fischarten zum Verkauf angeboten werden.

Die in der Veröffentlichung beschriebene Methode verglich die beiden häufigsten Arten der eDNA-Erfassung: Filtration und Präzipitation. Bei der Filtrationsmethode wurde ein Liter Wasser, das aus den Abflüssen in drei Nassmärkten gesammelt wurde, gesammelt und durch einen Feinfilter geleitet, der Gewebe, Blut und andere Zelltrümmer auffing, die genug DNA enthielten, um die Fischarten zu identifizieren, die sie absonderten . Die Präzipitationsmethode verbrauchte noch weniger Wasser und ermöglichte die Identifizierung vorhandener Fischarten durch chemische Präzipitation von in Zelltrümmern vorhandener eDNA aus 45 ml Abfluss. Nachdem das Abwasser gesammelt wurde, wurde eDNA extrahiert und sequenziert und die Fischarten, die in den drei über einen Zeitraum von 5 Tagen untersuchten Nassmärkten vorhanden waren, wurden identifiziert. Um die Ergebnisse zu bestätigen, führte ein fachkundiger Fischtaxonom eine visuelle Untersuchung durch, und die Überlappung der Artenerkennungen wurde verglichen.

Hohe Zuverlässigkeit und einfache Anpassung

Obwohl es unmöglich ist, mit einer der Methoden jede einzelne vorhandene Art zu 100 % zu identifizieren, sind die Vorteile einer DNA-basierten Untersuchungsmethode zahlreich. DNA-basierte IDs können vor allem zuverlässiger sein als morphologische IDs, und dies gilt insbesondere, wenn Fische geschlachtet verkauft werden oder zu bestimmten ähnlich aussehenden Gattungen und Familien gehören. Die in der Veröffentlichung beschriebene DNA-Extraktionsmethode ist ebenfalls sehr einfach und kann leicht von jedem mit einer mehrstündigen Grundausbildung im Molekularlabor durchgeführt werden. Visuelle Erhebungen erfordern Stunden und Stunden intensiver Arbeit durch mehrere erfahrene Taxonomen, was ein Faktor war, der die Einführung regelmäßiger Erhebungen in Hongkong zurückgehalten hat.

„Wir hoffen, dass unsere Methode nicht nur die lokalen Behörden dazu ermutigt, mehr High-Tech-Lösungen zur Überwachung und Bekämpfung des illegalen Wildtierhandels in Hongkong einzusetzen, sondern auch dazu beiträgt, die Verwendung von eDNA und Metabarcoding in städtischen Kontexten weiter auszudehnen“, sagte John L Richards, Co-Autor des Zeitschriftenartikels.