Literweise Erbgut: Teichwasser verrät Tropen-Frösche

Neues aus der Forschung

Meldung vom 29.08.2018

Wenn ein Frosch in einen Teich hüpft, hinterlässt er dabei unweigerlich Spuren seines Erbguts. Senckenberg-Wissenschaftler haben anhand von Wasserproben aus dem bolivianischen Tiefland nachgewiesen, dass die Analyse dieser sogenannten Umwelt-DNA ausreicht, um die in einem Gewässer lebenden Froscharten zuverlässig zu bestimmen. In ihrer Machbarkeitstudie zeigen sie, dass in artenreichen Regionen die Analyse der Umwelt-DNA eine kostengünstigere Alternative zur traditionellen Arterfassung sein kann und die notwendige weltweite Bestandsaufnahme biologischer Vielfalt beflügeln könnte. Die Studie ist jetzt im Fachmagazin „Molecular Ecology Resources“ erschienen.


180903-1955_medium.jpg
 
Osteocephalus taurinus, eine Froschart, die nur per Umwelt-DNA nachweisbar war.
Bálint, M. et al.
Accuracy, limitations and cost-efficiency of eDNA-based community survey in tropical frogs
Molecular Ecology Resources
DOI: 10.1111/1755-0998.12934


Es gibt fast 7.000 Froscharten weltweit und ein Großteil davon lebt in den Tropen. Um deren Verbreitung systematisch zu erfassen und Populationstrends zu beobachten, legen sich Experten bislang auf die Lauer – eine zeit- und kostenintensive Aufgabe. Senckenberg-Wissenschaftler zeigen nun, dass es einfacher gehen könnte.

Ihre Methode basiert auf der Tatsache, dass alle Lebewesen permanent DNA-Spuren hinterlassen, die sogenannte Umwelt-DNA. „Wenn ein Frosch in einen Teich springt, hinterlässt er kleinste Partikel der Haut oder anderem Gewebe. Eine Wasserprobe enthält daher eine Ansammlung organischen Materials der Frösche, die sich im Teich aufgehalten haben. Aus diesem Potpourri kann man das Erbgut der Frösche isolieren und mit Datenbanken abgleichen, um die Arten nachzuweisen“, erklärt Dr. Miklós Bálint, Senckenberg Biodiversität und Klima Forschungszentrum.


 
Der Knickzehenlaubfrosch Scinax fuscovarius wurde an vielen Teichen nachgewiesen.

Wie Bálint und seine Kollegen in einer aktuellen Machbarkeitsstudie zeigen, reichen dazu zwei Liter Teichwasser aus. Das Team sammelte Wasserproben aus fünf Teichen in der bolivianischen Savanne und isolierte und sequenzierte anschließend die darin enthaltene Frosch-DNA. Dabei fanden die Forscher in den Teichen genetische Spuren, die sich 25 Froscharten zuordnen lassen.

„Parallel dazu haben wir die Froscharten auch traditionell durch Beobachtung und Rufanalyse identifiziert. Der Vergleich zeigt, dass beide Methoden eine ähnlich gute Trefferquote haben“, sagt Dr. Martin Jansen, Herpetologe am Senckenberg Forschungsinstitut und Naturmuseum Frankfurt.

Sechs Froscharten wurden sogar nur mittels ihrer Erbgut-Hinterlassenschaften aufgespürt. Dazu Bálint: „Anhand ihrer Umwelt-DNA im Teichwasser konnten wir Froscharten nachweisen, die wir nicht am Quaken erkannt haben oder erspähen konnten – beispielsweise weil sie noch im Larvenstadium waren oder es sich um Einzeltiere handelte. Die Umwelt-DNA liefert in solchen Fällen ein genaueres Bild.“



In einer detaillierten Kostenanalyse wies das Team nach, dass es bei einer großen Zahl an Untersuchungsgebieten in artenreichen Regionen wie den Tropen kostengünstiger ist, die Artenvielfalt per Umwelt-DNA zu erfassen. Trotz hoher Einstiegskosten der DNA-Analyse ist hier der Aufwand, Experten entsprechend zu schulen und dann an vielen, teilweise abgelegenen Orten Beobachtungen durchführen zu lassen, ungleich größer.

Laut den Autoren der Studie ist die Umwelt-DNA daher ein großer Schritt hin zu einer weltweiten Bestandsaufnahme der biologischen Vielfalt. „In den Tropen gibt es bislang kaum flächendeckende wissenschaftliche Untersuchungen zum Vorkommen von Organismen. Ich könnte mir daher vorstellen, dass wir Wasserproben aus 10.000 Teichen im Regenwald und der Savanne nehmen und mittels Umwelt-DNA damit das Vorkommen der Frösche in bisher unerreichter Detailtiefe erforschen“, so Bálint.

Eine Erfassung ist dringend notwendig, denn neben vielen anderen Tieren und Pflanzen sind besonders Frösche durch den globalen Wandel vom Aussterben bedroht. Mehr als ein Drittel der Arten gilt bereits als gefährdet, mit steigender Tendenz. „Diese Arten können wir aber nur schützen, wenn wir wissen, wer wo lebt. Unsere taxonomische Expertise hilft uns, neue Arten zu erkennen; während die Analyse der Umwelt-DNA es effizienter macht bekannte Arten an vielen Orten zu erfassen. Beides ergänzt sich daher optimal“, schließt Jansen.


Diese Newsmeldung wurde erstellt mit Materialien von idw


News der letzten 2 Wochen


Meldung vom 17.01.2019 13:47

Mieser Fraß: Wie Mesozooplankton auf Blaualgenblüten reagiert

Warnemünder MeeresforscherInnen ist es mithilfe der Analyse von stabilen Stickstoff-Isotopen in Aminosäuren ...

Meldung vom 17.01.2019 13:41

Einblicke in das Wachstum einer tropischen Koralle

Kalkbildung in Korallen: Ein doppelter Blick und dreifache Messungen erlauben neue Einblicke in das Wachstum e ...

Meldung vom 17.01.2019 13:31

Plötzlich gealtert

Coralline Rotalgen gibt es seit 130 Millionen Jahren, also seit der Kreidezeit, dem Zeitalter der Dinosaurier. ...

Meldung vom 17.01.2019 13:19

Mehr Platz für Vögel und Schmetterlinge in der Landwirtschaft

Um den schwindenden Bestand von Vögeln und Schmetterlingen im Schweizer Kulturland wieder zu erhöhen, müsse ...

Meldung vom 17.01.2019 13:14

Ernst Haeckel als Erzieher

Biologiedidaktiker der Uni Jena geben Reprint der Dodel-Schrift „Ernst Haeckel als Erzieher“ mit heraus.

Meldung vom 17.01.2019 13:10

Das Ohr aus dem 3-D-Drucker

Aus Holz gewonnene Nanocellulose verfügt über erstaunliche Materialeigenschaften. Empa-Forscher bestücken d ...

Meldung vom 17.01.2019 13:04

Menschliche Darmflora durch Nanopartikel in der Nahrung beeinflussbar

Neue Studie der Universitätsmedizin Mainz über die (patho)biologischen Auswirkungen von Nanopartikeln auf da ...

Meldung vom 10.01.2019 19:47

Erster direkter Nachweis eines Wal jagt Wal - Szenarios in früheren Ozeanen

In einer im open-access Journal PLOS ONE publizierten Studie, liefern Manja Voss, Paläontologin am Museum fü ...

Meldung vom 10.01.2019 19:33

Zahnwechsel sorgt bei Elefanten für Jojo-Effekt

Das Gewicht von Zoo-Elefanten schwankt im Laufe ihres erwachsenen Lebens in einem Zyklus von etwa hundert Mona ...

Meldung vom 10.01.2019 19:24

Intensives Licht macht schläfrig

Insekten und Säugetiere besitzen spezielle Sensoren für unterschiedliche Lichtintensitäten. Diese nehmen ge ...

Meldung vom 10.01.2019 19:11

Alpenwanderung mit Folgen: Forscher verifizieren fast 70 Jahre alte genetische Hypothese

An einer Orchideen-Population in Südtirol belegen Forscher der Universitäten Hohenheim, Zürich und Wien die ...

Meldung vom 08.01.2019 17:54

Clevere Tiere upgraden ihr Genom

Puzzlestein in der Evolution der Tintenfische entschlüsselt - Kopffüßer wie Tintenfisch, Oktopus oder Nauti ...

Meldung vom 08.01.2019 17:45

Gekommen, um zu bleiben: Drachenwels aus Ostasien in der bayerischen Donau

Die bayerische Donau ist inzwischen Heimat für viele Fisch- und andere Tierarten, die ursprünglich nie dort ...

Meldung vom 08.01.2019 17:37

Entwicklung eines grösseren Gehirns

Ein Gen, das nur der Mensch besitzt und das in der Großhirnrinde aktiv ist, kann das Gehirn eines Frettchens ...

Meldung vom 07.01.2019 16:31

Bei Blaumeisen beeinflusst das Alter der Weibchen und die Legefolge die Qualität der Eier

Brütende Blaumeisen-Weibchen stimmen die Zusammensetzung ihrer Eier auf die Bedürfnisse der aus ihnen schlü ...

Meldung vom 07.01.2019 16:03

Phytolith- und Wassergehalt von Futterpflanzen beeinflussen Zahnschmelzabrieb von Wirbeltieren

Verschiedene Futterpflanzen reiben den Zahnschmelz von Wirbeltieren unterschiedlich stark ab, was unter andere ...



26.12.2018:
Baum der Schrecken
24.11.2018:
Wenn das Meer blüht
24.11.2018:
Durchsichtige Fliegen
15.11.2018:
Plastik im Fisch
03.10.2018:
Gestresste Pflanzen

13.08.2018:
Wie Vögel lernen
20.07.2018:
Magie im Reagenzglas

18.06.2018:
Primaten in Gefahr
28.05.2018:
Störche im Aufwind
07.05.2018:
Misteln atmen anders

27.03.2018:
Kenne Deinen Fisch!
01.09.2016:
Elefanten im Sinkflug
13.12.2015:
Leben ohne Altern
22.05.2014:
Lebensraum Käse
22.05.2014:
Domino im Urwald
04.04.2014:
Nationalpark Asinara
13.03.2014:
Trend-Hobby Imker
04.09.2013:
Harmloser Terrorvogel
07.02.2013:
Wie Bienen riechen

Newsletter

Neues aus der Forschung