eRNAmaris: Umwelt-RNA in marinen Systemen

Bestandsabschätzungen mariner Fischpopulationen werden nach wie vor anhand wissenschaftlicher Befischungen mit Grundschleppnetzen durchgeführt. Obwohl die ökologischen Auswirkungen dieser Untersuchungen von Fischen und Schalentieren mittels Schleppnetz in Bezug auf die Entnahme von Biomasse und die Schädigung des Meeresbodens im Vergleich zur kommerziellen Fischerei relativ gering sind, gibt es dennoch negative Auswirkungen, welche die Frage aufwerfen, ob diese Art der Überwachung weiter fortgesetzt werden sollte. Im Lauf der letzten Jahre entwickelte sich die Analyse von DNA-Spuren in Umweltproben (Umwelt-DNA; environmental DNA, eDNA,) zu einer Standardmethode um Fische in Flüssen und Seen zu untersuchen und Aussagen zur Artenvielfalt und Größe der Bestände treffen zu können. In marinen Ökosystemen werden vergleichbare Untersuchungen jedoch durch die relativ hohe Stabilität von eDNA (mehrere Tage) zusammen mit den dort vorherrschenden komplexen, multidirektionalen Strömungsverhältnissen deutlich erschwert bzw. nahezu unmöglich gemacht. Die im Meer aufgefangenen eDNA Signale sind sehr verwaschen und/oder können über viele Kilometer in verschiedenste Richtungen verfrachtet worden sein, so dass ein Rückschluss auf die lokalen Fischpopulationen meist nicht mehr möglich ist. Um diese Schwierigkeiten, welche die eDNA-Analyse in marinen Lebensräumen mit sich bringt zu überwinden, untersuchen wir im Projekt eRNAmaris, ob Umwelt-RNA (eRNA) aufgrund ihrer geringeren Stabilität in der Umwelt ein stärker lokalisiertes Signal liefert und somit ein geeigneteres Molekül für die nicht-invasive Erfassung mariner Fischbestände darstellt. Im Rahmen dieses österreichisch-französischen Kooperationsprojekts wird ein stufenweiser Ansatz verfolgt, um das Potenzial von eRNA für das marine Biomonitoring zu erforschen. Zunächst wird eine Reihe nicht-invasiver Aquarien- und Feldexperimente mit mehreren Fischarten durchgeführt, um Einblicke in die Abgabe- und Zerfallsraten verschiedener eRNA-Typen zu gewinnen und herauszufinden, wie sich diese Raten von jenen für eDNA unterscheiden. Diese Informationen werden dann zur Entwicklung eines hydrodynamischen Computermodells verwendet, das den komplexen Transport von eDNA/eRNA im Ozean beschreibt, um die Vorhersagekraft der eDNA- und eRNA-Analysen für Fischbestandsschätzungen zu erhöhen. Schließlich wird der neue Ansatz die Kombination von eRNA-Analyse und hochauflösender Modellierung anhand von Proben und Umweltdaten aus dem Nord-Ost Atlantik validiert. Die Kombination des sich perfekt ergänzenden Fachwissens der französischen und österreichischen Projektpartner erlaubt es, mit diesem ersten Projekt über die eRNA mariner Wirbeltiere eine Vorreiterrolle einzunehmen, um das nicht-invasive Biomonitoring in marinen Systemen voranzubringen, und so künftig negative Auswirkungen auf diese sensiblen Lebensräume durch herkömmliche Untersuchungsmethoden bestmöglich vermeiden zu können.