Anden generation eDNA analyser

Automatiserer realtids analyse af eDNA i havet ved hjælp af ’ESP’ (Environmental Sample Processor)

Baggrund

Analyse af e-DNA (environmental DNA) har revolutioneret vores tilgang til indsamling af data til naturforvaltning1 og metoden er i en rivende teknisk udvikling. Metoden består i at opsamle og oprense DNA fra miljø-prøver – f.eks. fra vand, luft eller jord, der så giver et øjebliksbillede af hvilke organismer, der har været til stede i området. Eksempelvis har metoden med succes været anvendt til at identificere forekomsten af invasive, sjældne eller truede vandlevende dyr via analyse af vandprøver indsamlet i søer2. E-DNA baseret monitering har en række fordele i forhold til traditionel monitering. 1) Metoden er sensitiv, så man behøver ikke observere/fange den art man vil monitere. 2) Den kræver ikke specialiseret artskendskab hos de personer der indsamler prøverne, så alle kan i princippet samle ind. 3) Den er ikke destruktiv og gør derfor ingen skade, hverken på de arter man vil monitere eller andre arter. 4) Den er meget omkostningseffektiv, hvilket betyder man får meget monitering for pengene. Der er dog også en række ulemper ved metoden. Den er generelt ikke kvantitativ, så man kan ikke udlede hvor mange individer der er i området, ej heller hvor store eller hvor gamle de er. Derfor kan e-DNA ikke fuldt erstatte traditionel monitering men bør kombineres med den nuværende naturovervågning.

E-DNA analyser i havet

Der er store perspektiver i at anvende e-DNA analyser til monitering af organismer i havet3. Metoden kan bruges til hurtigt at få overblik over hvilke arter der findes i et givet marint økosystem, samt til at monitere forekomsten af sjældne/truede, invasive og nøglearter, der er vigtige for økosystemets funktion eller er kommercielt interessante. Et vigtigt kendetegn for mange marine arter er at de migrerer, det vil sige bevæger sig rundt mellem havområder, f.eks. i forhold til årstider, reproduktion og forekomst af føde. Dette giver store udfordringer for den traditionelle marine overvågning, men også for klassiske, såkaldt ’første generations’ e-DNA analyser’ som kræver, at man manuelt indsamler tidsserier af vandprøver, for at detektere arternes fordeling i tid og rum. Indsamling og processering af høj-marine vandprøver er forbundet med store omkostninger og logistiske udfordringer, f.eks. i forbindelse med adgang til havgående skibe. Samtidig går der typisk lang tid fra indsamling af vand til analysen er afsluttet, hvilket umuliggør en lang række forvaltningstiltag. Der er derfor stort behov for automatiserede ’anden generations’ e-DNA metoder de kan udføre kontinuerte (realtids) analyser af vandets DNA indhold på stedet, og på denne måde følge og forstå arternes bevægelser ind og ud af et område.

Environmental Sample Processor ”ESP”

ESP’en er et ’på stedet’ undervands DNA laboratorium, der suger vandprøver ind, foretager molekylærbiologiske analyser og sender resultaterne tilbage til brugeren i realtid (se Figur 1a,b). ESP’en kan, afhængigt af den ønskede analysefrekvens, fungere autonomt i op til tre måneder. Udviklingen af ESP’en påbegyndtes i år 2000 af Monterrey Bay Research Institute (MBARI). Incitamentet til udviklingen var, at man havde brug for at monitere toksiske algeopblomstringer på den amerikanske vestkyst. Den daværende monitering var meget omkostningstung i forbindelse med anvendelse af skibe til indsamling af vandprøver, og samtidig var der et betydeligt time-lag mellem indsamling og analyseresultat. ESP’en repræsenterer således et gennemprøvet koncept, der både har resulteret i en række spændende forskningsresultateter4, men også har bidraget i væsentlig grad til en bedre naturovervågning.

Projekt info

Kontaktperson

Einar Eg Nielsen, DTU Aqua & DHI, Københavns Universitet

enn@aqua.dtu.dk

Projektforløb

?