Dankzij de nieuwe methode kunnen wetenschappers mogelijk zelfs zeldzame dieren detecteren die zich niet vaak laten zien.

De lucht in de dierentuin zit vol geuren. Denk aan vis die als voer gebruikt wordt tot mest van grazende herbivoren. Maar dankzij een nieuwe studie weten we nu dat dierentuinlucht ook nog iets anders bevat; en wel het DNA van de dieren die daar leven. Onderzoekers kunnen nu zelfs door lucht te bemonsteren voldoende DNA verzamelen om de dieren in de buurt te identificeren. En dat zou weleens een revolutie teweeg kunnen brengen in de manier waarop we de biodiversiteit in kaart brengen.

Dieren monitoren
Het monitoren van de biodiversiteit is nog niet zo gemakkelijk. Je kunt cameravallen plaatsen en hopen dat het dier waar je naar op zoek bent, voorbij wandelt. Ook kun je voetafdrukken of uitwerpselen bestuderen. Maar beide vereisen intensief veldwerk. “De meeste van de bestaande methoden zijn afhankelijk van de fysieke aanwezigheid van het dier,” vertelt onderzoeker Elizabeth Clare in gesprek met Scientias.nl. “Deze moet in de cameraval lopen, of in de buurt van een microfoon geluid maken.” En dat terwijl sommige soorten hun aanwezigheid niet snel verraden. Dieren met behulp van de bestaande methoden monitoren kan dus een bijzonder lastige opgave zijn; zeker wanneer het om ongrijpbare soorten gaat, of om dieren die in dichtbeboste of ontoegankelijke gebieden leven.

DNA in de lucht
Twee onafhankelijke onderzoeksgroepen hebben nu echter aangetoond dat er nog een andere methode is om de aanwezigheid van dieren aan het licht te brengen. Want levende organismen blijken sporen, namelijk DNA, achter te laten in de lucht. Door de lucht te bemonsteren en het hierin aangetroffen DNA te analyseren, kan vervolgens worden vastgesteld welke diersoorten in de buurt te vinden zijn. Het betekent dat onderzoekers dus een doeltreffende manier hebben gevonden om dieren te detecteren die zich niet zo snel laten zien. “In dit geval kan het dier het gebied al hebben verlaten, maar nog wel een spoor hebben achtergelaten,” legt Clare uit. “Het hoeft niet meer aanwezig te zijn om te worden gedetecteerd.”

eDNA
De nieuwe methode maakt gebruik van eDNA. Naast het DNA dat in onze cellen zit, is er ook zoiets als environmental DNA (of kortweg eDNA). Dit is DNA dat aan een organisme ontsnapt is en vrij in de leefomgeving van dat organisme rondzwerft. eDNA kan op heel veel verschillende manieren vrijkomen, bijvoorbeeld middels oude, dode cellen die hun inhoud loslaten, al zou eigenlijk elk biologisch materiaal een bron van eDNA zijn. In de afgelopen jaren is eDNA al aangetroffen in water, sneeuw en aarde. En met name in water wordt aan de hand van dit eDNA bijvoorbeeld al gekeken welke soorten waar voorkomen en hoe bepaalde vispopulaties er voorstaan. Vergeleken met wat men in rivieren en meren vindt, is het monitoren van lucht echter veel moeilijker. Dat komt omdat het DNA in de lucht verdund wordt. Toch blijkt de nieuw ontwikkelde methode tot verrassend goede resultaten te leiden.

Zoals gezegd zijn de bevindingen gedaan door twee onafhankelijke groepen onderzoekers; de een gevestigd in Denemarken en de ander in het Verenigd Koninkrijk en Canada. Beide onderzoeksgroepen wilden testen of eDNA (zie kader) in de lucht gebruikt kan worden om landdieren op te sporen. Om dit te doen, verzamelden de onderzoekers luchtmonsters uit twee plaatselijke, Europese dierentuinen: Hamerton Zoo Park in het Verenigd Koninkrijk en København Zoo gelegen in de Deense hoofdstad. Elk team gebruikte een andere methode om eDNA uit de lucht te filteren, maar beide slaagden erin de aanwezigheid van talloze diersoorten binnen en buiten de grenzen van de twee dierentuinen te detecteren.

Analyse
De resultaten van beide onderzoeken overtroffen de verwachtingen. “Toen we de verzamelde monsters analyseerden, troffen we DNA aan van 25 verschillende diersoorten, waaronder tijgers, lemuren en dingo’s,” vertelt Clare. “17 waren bekende dierentuinsoorten. We waren zelfs in staat om eDNA te verzamelen van dieren die honderden meters van de testplek verwijderd waren. Ook vonden we het DNA van ommuurde dieren. De dieren bevonden zich binnen, maar hun DNA ontsnapte.”

Onderzoeker Elizabeth Clare gebruikt gevoelige filters die aan vacuümpompen zijn bevestigd om meer dan 70 luchtmonsters te verzamelen. Afbeelding: York University

Ook de andere onderzoeksgroep was stomverbaasd over de resultaten. Zo troffen zij in slechts 40 monsters 49 soorten aan, waaronder zoogdieren, vogels, amfibieën, reptielen en vissen. Niet alleen vonden ze in de lucht het DNA van okapi’s en gordeldieren, ze ontdekten zelfs het DNA van een guppy in de vijver van het tropische huis. Hoewel dat misschien merkwaardig klinkt, is dat volgens Clare goed te verklaren. “DNA kan door de beweging van water de lucht in worden geslingerd,” legt ze uit. “Er is veel uitwisseling tussen terrestrische en aquatische systemen. We weten bijvoorbeeld al dat we DNA van landdieren kunnen vinden in lokale watersystemen door afvloeiing en verplaatsing van materiaal.”

Buiten de dierentuin
Veel van de gedetecteerde soorten werden in de dierentuinen gehouden. Maar opvallend genoeg ontdekten beide teams ook soorten uit de omgeving van de dierentuin. Voorbeelden zijn de egel – die bedreigd wordt in het Verenigd Koninkrijk – en de woelrat en de eekhoorn die rondom de København Zoo werden gevonden. “Het vinden van deze lokale dieren in beide onderzoeken is het meest opwindend,” zegt Clare. “Dit is ook wat we uiteindelijk met de techniek willen doen; de methode gebruiken om soorten in hun oorspronkelijke omgeving te volgen. Het is dan ook heel spannend dat dit is gelukt.”

Het werkt!
Volgens de onderzoeker is het feit dat twee onderzoeksteams onafhankelijk van elkaar aantonen dat eDNA in de lucht kan worden gebruikt om een reeks diersoorten aan het licht te brengen, een enorme plus. Het vergroot niet alleen de kracht van het werk, maar laat ook de potentie van de techniek duidelijk zien. “De twee onderzoeken bevestigen hetzelfde,” zegt Clare. “We gingen met hetzelfde doel op pad, gebruikten dezelfde soort omgeving in een dierentuin, maar we verzamelden materiaal op een andere manier. Beide benaderingen waren succesvol. Dit suggereert dat het misschien gemakkelijker is om DNA uit de lucht te plukken dan we aanvankelijk dachten.”

Vervolgonderzoek
De onderzoekers zetten hun studie voort. “We zullen eraan moeten blijven werken,” zegt Clare. “Er bestaan nog honderden vragen over hoe je DNA uit de lucht het beste kunt verzamelen en analyseren.” Bovendien is lucht een uitdagend substraat om mee te werken, aangezien lucht alles omringt. Dit betekent dat het besmettingsrisico hoog is. “Daarnaast weten we nog niet precies hoe omgevingsomstandigheden de technieken zullen beïnvloeden,” gaat Clare verder. “Er bestaan nog veel vragen waaraan we moeten werken om ervoor te zorgen dat deze methode nuttig is.”

Het betekent dat er meer studies nodig zijn om het volledige potentieel te ontsluiten. Maar beide onderzoeksteam zijn van mening dat het filteren van DNA uit de lucht een nieuwe en veelbelovende manier is waarop wetenschappers de biodiversiteit – die momenteel razendsnel afneemt – kunnen bestuderen.