Beyond insects: leveraging bulk arthropod samples for vertebrate biodiversity monitoring using invertebrate-derived DNA (iDNA) metabarcoding
Diese Studie zeigt, dass das Metabarcoding von invertebraten-abgeleiteter DNA (iDNA) aus Sammelproben von Arthropoden, die mittels Malaise-Fallen gesammelt wurden, Kamerafallen-Surveys zur Überwachung der Wirbeltier-Biodiversität in Wäldern effektiv ergänzen kann, indem erfolgreich eine Reihe von einheimischen, schädlichen und domestizierten Arten mit hoher Übereinstimmung für häufige und kryptische Fauna nachgewiesen wird.
Originalarbeit lizenziert unter CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Dies ist eine KI-generierte Erklärung eines Preprints, das nicht peer-reviewed wurde. Dies ist kein medizinischer Rat. Treffen Sie keine Gesundheitsentscheidungen auf Grundlage dieses Inhalts. Vollständigen Haftungsausschluss lesen
Das Verfolgen der verborgenen Leben von Tieren in einem Wald war für Naturschützer schon lange eine Herausforderung. Traditionelle Methoden beinhalten oft das Aufstellen von Fallen, die Lebewesen schaden können, oder das Platzieren von Kameras, die teure Ausrüstung erfordern und Monate des Wartens benötigen, um auch nur ein einziges Bild eines scheuen Tieres einzufangen. In den letzten Jahren haben sich Wissenschaftler einer anderen Art von Beweismitteln zugewandt: genetischem Material, das von Lebewesen hinterlassen wurde. Dieser Ansatz, bekannt als Umwelt-DNA (eDNA), beinhaltet das Sammeln von Proben aus Boden, Wasser oder Luft, um Spuren des Lebens zu finden. Eine spezifischere Variation dieser Technik untersucht das Innere der Mägen von Insekten. Viele Insekten, wie etwa Mücken oder Fliegen, ernähren sich vom Blut oder Fleisch von Wirbeltieren wie Vögeln, Säugern und Reptilien. Wenn diese Insekten gesammelt werden, enthalten ihre Mageninhalte eine winzige, konservierte Aufzeichnung der Tiere, die sie vor kurzem gebissen oder gefressen haben. Durch das Lesen dieses genetischen Codes können Forscher identifizieren, welche Wirbeltiere in einem Gebiet präsent sind, ohne sie jemals direkt gesehen zu haben.
Eine neue Studie aus dem Südwesten Australiens untersucht einen klugen Weg, um diese Methode in größerem Maßstab anzuwenden. Anstatt gezielt nach bestimmten blutsaugenden Insekten zu suchen, um diese einzeln zu testen, nutzten die Forscher bestehende Sammlungen gemischter Insekten, die durch Standard-Überwachungsfallen gesammelt wurden. Diese Fallen, bekannt als Malaise-Fallen, sind große Zelte, die dazu dienen, fliegende Insekten für allgemeine Biodiversitätsuntersuchungen einzufangen. Das Team stellte eine einfache Frage: Könnten sie die DNA von Wirbeltieren in diesen Sammelbeuteln mit gemischten Käfern finden und damit eine Routine-Insektenuntersuchung effektiv in eine Volkszählung der lokalen Säugetiere, Vögel und Reptilien verwandeln? Sie verglichen ihre genetischen Funde mit Daten von Kamerafallen, die an denselben Standorten aufgestellt worden waren, um zu sehen, wie gut dieser neue Ansatz mit den traditionellen visuellen Aufzeichnungen übereinstimmte.
Die Forscher arbeiteten mit 54 Waldstandorten an verschiedenen Typen von Eukalyptus-Waldgebieten. An jedem Standort installierten sie Malaise-Fallen für etwa zwei Wochen, um fliegende Insekten zu fangen, die anschließend in Alkohol konserviert wurden. Gleichzeitig stellten sie Bewegungsmelder-Kameras für sechs Wochen auf, um die Tiere zu fotografieren, die sich durch den Wald bewegten. Im Labor verarbeitete das Team die Sammelproben der Insekten, indem sie diese zerkleinerten und die DNA extrahierten. Sie verwendeten zwei verschiedene genetische Marker, um nach spezifischen Sequenzen zu suchen: einen, der eine breite Palette von Wirbeltieren identifizieren konnte, und einen, der speziell auf Säugetiere ausgelegt war. Anschließend verglichen sie die Liste der Tiere, die im Insektenmagen gefunden wurden, mit der Liste der Tiere, die durch die Kameras erfasst wurden.
Die Ergebnisse zeigten, dass die Methode funktionierte, wenn auch mit gewissen Einschränkungen. Aus den 54 Beuteln mit gemischten Insekten identifizierte die genetische Analyse 17 verschiedene Wirbeltierarten. Dazu gehörten einheimische Säugetiere wie der Westliche Graue Känguru und der Westliche Buschwallaby sowie Reptilien und eine einzige Vogelart. Das am häufigsten gefundene Tier war das Westliche Graue Kengo, das in den Insektenproben an drei Vierteln der Orte auftauchte, an denen es auch nachgewiesen wurde. Die Studie fand zudem Hinweise auf Waldschädlinge wie Schweine und Kaninchen sowie Nutztiere wie Schafe und Pferde, wahrscheinlich von angrenzenden landwirtschaftlichen Flächen. Als die Forscher ihre genetischen Nachweise mit den Aufnahmen der Kamerafallen verglichen, stellten sie eine starke Übereinstimmung bei häufigen Arten fest. Etwa 78 Prozent der im Wald befindlichen Tiere, die über die Insekten-DNA gefunden wurden, waren auch durch die Kameras dokumentiert.
Die beiden Methoden erzählten jedoch nicht exakt dieselbe Geschichte. Die Kamerafallen erfassten eine viel größere Vielfalt des Lebens und fanden insgesamt 62 Arten, darunter viele Vögel und kleine, schwer fassbare Säugetiere, die die Insekten-DNA übersah. Die genetische Methode hatte Schwierigkeiten, Vögel und Reptilien zu finden, was wahrscheinlich daran lag, dass die verwendeten spezifischen genetischen Werkzeuge besser für Säugetiere geeignet waren und die gesammelten Insekten nicht alle Arten von Tieren gleichermaßen ernährten. Trotz dessen bot der Ansatz der Insekten-DNA einzigartige Vorteile. Er identifizierte erfolgreich drei Arten kleiner Skinke, welche die Kameras nicht erfassen konnten, vermutlich weil diese Echsen zu klein oder zu schnell sind, um die Sensoren der Kameras effektiv auszulösen. Die Studie legt nahe, dass diese Technik herkömmliche Untersuchungen zwar noch nicht ersetzen kann, aber eine wertvolle Möglichkeit bietet, zusätzliche Informationen aus Proben zu gewinnen, die ohnehin bereits gesammelt werden.
Die Autoren merken an, dass sich dieser Ansatz noch in einem frühen Stadium befindet. Die in den gemischten Insektenproben gefundenen genetischen Signale sind oft schwach und können von der DNA der Insekten selbst überlagert werden. Darüber hinaus hebt die Studie hervor, dass die in den Fallen gesammelten Insekten möglicherweise Tiere aus einem größeren Gebiet als nur dem unmittelbaren Waldstandort ernährt haben, was bedeutet, dass die genetischen Daten eine breitere Landschaft repräsentieren und nicht einen punktgenauen Ort. Dennoch demonstriert die Forschung, dass bestehende Inktensammlungen, die für andere Zwecke gesammelt wurden, ein verborgenes Archiv des Lebens von Wirbeltieren beherbergen. Durch die Verfeinerung der Methoden zur DNA-Extraktion und die Verbesserung der genetischen Werkzeuge könnten Wissenschaftler bald in der Lage sein, eine reichere Geschichte der Wald-Biodiversität aus eben jenen Gläsern mit Insekten zu entschlüsseln, die schon seit Jahren in Regalen stehen.
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