Kristine Bohmann står her med sin «DNA-støvsuger» og samler prøver fra luften som inneholder genetiske spor fra dovendyret som kravler i treet.(Foto: Christian Bendix)
Forskere klarer å fange DNA i luften
Dermed kan de finne fram til hvilke dyr som lever i nærheten. Det kan føre til bedre beskyttelse av truede dyrearter.
MetteMølgaardJOURNALIST, VIDENSKAB.DK
Publisert
Forskere fra Københavns Universitet har funnet opp en måte å «støvsuge» DNA fra luften.
Med den nye teknikken – den såkalte miljø-DNA-teknologien – kan forskerne avdekke hvilke dyrearter som finnes i nærheten. De har testet det i Zoologisk Have i København, der de har filtrert luft i okapi-stallen, regnskogshallen og blant innhegningene.
– Vi var forbløffet da vi så resultatene. Ved å støvsuge DNA fra luften registrerte vi 49 dyrearter. Både pattedyr, fugler, frosker, krypdyr og fisk. I regnskogshallen kunne vi faktisk registrere dovendyret, boaen og guppyene som svømmer rundt i en liten dam, forteller Bohmann.
Hun leder den danske studien og er forsker ved GLOBE Institute ved Københavns Universitet.
– Utendørs kunne vi registrere mange av de dyrene som har adgang til et område i hagen – for eksempel struts, perlehøne, sjiraff, sebra, impala, okapi og neshorn.
Philip Francis Thomsen, forsker ved Institut for Biologi ved Aarhus Universitet, er også overrasket over resultatene.
– Det er virkelig interessant. Det er veldig overraskende at luften inneholder så store mengder DNA, sier han.
– Det er noe forskere har snakket om lenge. Men ingen har undersøkt det skikkelig før. Det er et smart setup, for ved å sette det opp i Zoologisk Have har de dyr som ikke finnes vilt i Danmark. De imiterer naturlige forhold slik at det er som å stå i Afrika eller i Sørøst-Asia med store pattedyr i området. Det er et ganske smart sted å starte.
Miljø-DNA
Miljø-DNA – også kalt eDNA (environmental DNA) – er DNA som finnes i miljøet – det vil si i jord, vann eller luften.
Insekter kan for eksempel avgi DNA-spor hvis de mister skjell, eller når rester av det slimete laget på skinnet faller av.
Når forskerne finner eDNA i en prøve, analyserer de arvematerialet og leter etter gener som er spesifikke for bestemte arter.
Deretter slår forskerne opp i databaser der ulike arters genetiske kjennetegn er listet opp. Dermed kan de finne ut hvilke arter DNA-et stammer fra.
Men forskerne var ikke sikre på å lykkes da de startet i 2018.
– Vi trodde ikke det vil virke, forteller Kristine Bohmann.
For det var en utrolig idé å «støvsuge» DNA fra luften. Men det var også formålet med den bevilgningen fra Villum Fonden som Bohmann søkte om.
Den spesielle bevilgningstypen gis nemlig til vågale ideer.
– Vi prøvde å komme på vågale ideer. Men det var vanskelig. Jeg ble så frustrert at jeg utbrøt: Det må være villere. Like vilt som å støvsuge DNA fra lufta. Og da sa en av kollegaene mine: «Der har vi det!», forteller Bohmann begeistret.
I Zoologisk Have
Det er vanligvis et enormt arbeid å kartlegge hvilke dyrearter som finnes i et område. For det krever at du ser dyrene med det blotte øye, eller at du filmer dem med et viltkamera. Du kan også registrere avføring eller spor. Men de metodene er tidkrevende.
Derfor er det også et stort potensial i løsningen til forskerne fra Københavns Universitet: en «DNA-støvsuger».
Annonse
Sammen med postdoktor Christina Lynggard gikk Bohmann og de andre forskerne i gang med å teste ulike metoder til å filtrere dyrenes DNA fra luften:
En såkalt vannstøvsuger – som forskerne omtaler som et monster som gikk på strøm – der DNA i luften ble sugd ned i vann (1,7 liter sterilt vann for hver prøve).
En vifte som man også brukes til avkjøling av datamaskiner. Viften sugde luft inn over et filter som så fanget opp DNA-et. Forskerne testet den i to størrelser: Den minste var ikke mye større enn en golfball.
I alt samlet de inn 40 luftprøver i Zoologisk Have i København med de tre «støvsugerne».
– Vi trengte et sted der det er mange ulike dyrearter, og der vi kjente plassering og antall. Og siden vi arbeider ved Københavns Universitet, har vi jo det like ved, nemlig Zoologisk Have, forteller Bohmann.
– Det smarte ved Zoologisk Have er at mesteparten av de dyrene som finnes her, ikke finnes andre steder i lokalområdet. Så hvis vi for eksempel registrerte DNA fra flamingo, kunne vi være sikre på at det var riktig flamingo. Så det var det perfekte stedet.
Forskergruppen testet de tre ulike støvsugerne tre steder i Zoologisk Have; i okapistallen, regnskogshallen og blant innhegningene.
Her er utstyret de danske forskerne brukte til å fange opp DNA fra luften.(Foto: Christian Bendix)
I laboratoriet
Etter at de hadde samlet inn prøvene, bestemte de seg for å lage et nytt laboratorium for å analysere dem.
– Vi fikk ryddet et rom og renset det. Vi tok faktisk prøver av luften i laboratoriet for å være sikre på at det var ikke noe dyre-DNA der, sier Christina Lynggard.
– Luft er et utfordrende materiale å arbeide med fordi det finnes overalt. Det betyr at risikoen for forurensning var høy. Og vi ville sikre at de artene vi registrerte, faktisk stammet fra Zoologisk Have og ikke fra vårt eget laboratorium. Derfor brukte vi ekstremt strenge miljø-DNA-metoder.
De fleste av de dyreartene som forskerne registrerte, lever i fangenskap i Zoologisk Have. Men ikke alle. Forskerne registrerte også DNA fra dyr som finnes utenfor Zoologisk Have – som hund, katt, mus, rotte og ekorn. Og de registrerte også tre ganske spesielle fiskearter.
Derfor trodde de først at prøvene hadde blitt forurenset.
Annonse
– Da vi så de tre fiskeartene i resultatene våre, lurte vi på om vi kunne stole på resultatene våre. Vi ringte Mads Frost Bertelsen, som er zoologisk direktør i Zoologisk Have, og nevnte at det kanskje var forurensning av prøvene våre, forklarer Kristine Bohmann.
Men han beroliget dem raskt da han svarte: «Nei, nei, bare ta det rolig. De fiskene fôrer vi dyrene med.»
Skal testes i naturen
Selv om Philip Francis Thomsen er imponert over forskernes arbeid, påpeker han at det selvfølgelig må testes i naturen.
– Det blir morsomt. Det neste skrittet er å gå ut i et naturlig økosystem, som regnskogen eller savannen, og sette opp viltkameraer og filtrere luften for DNA og så sammenligne de to metodene. En av de tingene vi heller ikke vet, er hvor langt DNA sprer seg i luften. Det bør man også undersøke, sier Thomsen.
Og det er det forskergruppen nå kaster seg over. Kristine Bohmann etablerer nemlig en forskningsgruppe på GLOBE Institute som skal fokusere på luftbåren miljø-DNA til å kartlegge dyr i naturen.
En engelsk forskergruppe hadde kommet på samme idé, men utstyret ser litt annerledes ut. Her er det dingoer som følger nysgjerrig med på eksperimentet.(Foto: Elizabeth Clare)
Beskytter det biologiske mangfoldet
Parallelt med den danske forskergruppen arbeidet engelske forskere fra Queen Mary University of London med et lignende prosjekt i Hamerton Zoo Park.
De to forskergruppene bestemte seg for å kontakte tidsskriftet Current Biology, slik at de to studiene kunne bli publisert side om side.
Den engelske forskergruppen brukte en annen metode til å samle DNA. I sine over 70 luftprøver fra ulike steder i parken fant de DNA fra 25 ulike dyrearter. 17 var kjente dyr fra parken, mens andre var ville dyr fra området rundt.
Den nye teknikken kommer etter at miljø-DNA på noen få år har blitt en vanlig teknikk til kartlegging av arter i vannmiljøer.
De to forskergruppene håper den nye metoden kan kartlegge hvilke dyr som finnes i et bestemt område.
Annonse
Det gjelder særlig truede eller invasive arter.
Og det kan være med på å beskytte det biologiske mangfoldet.
– Nå har vi demonstrert teknologien i dyrehager. Nå skal vi ut i naturen og se om den kan brukes i ulike habitater eller økosystemer. Spørsmålet er om det kan brukes i både tett regnskog og mer åpne områder, sier Kristine Bohmann.
Og hvilke forbedringer av metoden er nødvendige? Når forskerne har funnet ut det, vil metoden for eksempel kunne brukes til å registrere nærværet av truede arter, og det vil bidra med kunnskap til å forbedre naturvernstiltak, forklarer Bohmann.
– Vi står i en enorm krise for det biologiske mangfoldet, og alle nye verktøy er kjærkomne.
Det er Philip Francis Thomsen enig i.
– Alle de nye miljø-DNA-metodene som kommer, kan hjelpe oss med å forbedre naturovervåkingen, for eksempel hvis man vil vite hvor mange arter det er i et naturområde, sier han. – Alt som kan gi oss mer kunnskap om truede arter, kan hjelpe oss med å bevare dem.
