Umweltprobenbank für Forschungsprojekt

Zeitreisen in die biologische Vielfalt

Mehr als 500 000 Umweltproben lagern in einer Probenbank des Bundes. Diese stehen nun für Studien im Rahmen eines Forschungsprojekts zur Verfügung, bei dem Veränderungen in der Umwelt mit Hilfe von Sequenzierungsmethoden erforscht werden sollen.

Mehr als 500 000 Umweltproben lagern in den riesigen Stickstofftanks der Umweltprobenbank. © Fraunhofer IME

Bei -150 °C lagern hier mehr als 500 000 Momentaufnahmen: Die Umweltprobenbank des Bundes archiviert Proben aus verschiedenen Lebensräumen in ganz Deutschland. Seit den 1980er Jahren lassen sich aus ihnen Umweltveränderungen ablesen. Unter Federführung der Universität Duisburg-Essen (UDE) entwickeln Forschende nun neue genetische Methoden, mit denen die Proben künftig noch mehr preisgeben – zum Beispiel über das Insektensterben und neu einwandernde Arten. Das Umweltbundesamt fördert das Projekt „TrenDNA“ mit 1,2 Millionen Euro.

Die Proben der Umweltprobenbank stammen aus Ökosystemen im Meer, im Süßwasser und an Land. Da sie über flüssigem Stickstoff bei ultratiefen Temperaturen lagern, bleibt sämtliche chemische und biologische Information erhalten, auch die Erbsubstanz. So lassen die Proben sich auch nach Jahrzehnten noch analysieren. Dieses Potenzial soll das Projekt „TrenDNA –Untersuchungen zur biologischen Vielfalt mit der Umweltprobenbank des Bundes“, in dem Forschende der UDE, der Universität Trier, der Senckenberg Gesellschaft für Naturforschung sowie des Fraunhofer Instituts für Molekularbiologie und Angewandte Ökologie (IME) zusammenarbeiten, nun deutlich erweitern. „Hochdurchsatzsequenzierung“ ist das Stichwort, der Lebensraum „Laubwald“ ein gutes Beispiel: Jedes Jahr werden an mehreren Standorten mehrere Kilogramm Laub tiefgekühlt, gemahlen und auf 200 Einzelproben verteilt in Stickstofftanks gelagert. Die dabei mitverarbeiteten Insekten, Spinnentiere, Pilze und Bakterien wurden bisher nicht beachtet, es interessierte vor allem die Schadstoffbelastung. Doch heute lassen sich aus diesem „Umwelt-DNA-Gemisch“ Marienkäfer, Blattwespe und alle weiteren Bewohner identifizieren: Wer bleibt, wer geht? Erste Studien deuten darauf hin, dass es in Gebieten mit starkem menschlichen Einfluss in den letzten Jahrzehnten deutliche Abnahmen der Artenzahl gibt.

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Gleiche Trends in allen Ökosystemen?

Neue technische Möglichkeiten und hochgradig standardisierte Umweltproben erlauben aber einen noch genaueren Blick auf Trends in der Entwicklung einzelner Populationen. Dafür hat sich das Team den Regenwurm vorgenommen: Nimmt die genetische Variation an belasteten Standorten ab? Oder gibt es mehr stressresistente Varianten? Hat sich die Darmflora verändert? „Unsere Analysen gehen aber weit darüber hinaus“, so UDE-Professor Florian Leese, Sprecher des Projekts. „Wir betreten Neuland, indem wir zeitliche Biodiversitätstrends umfassend betrachten: vom Boden über Felder und Wald bis zu Flüssen und Küsten.“

„Wir werden die Erhebung von Biodiversitätsdaten nie dagewesener Breite aus der Umweltprobenbank standardisieren“, erklärt Jun.-Prof. Henrik Krehenwinkel, stellvertretender Projektsprecher aus Trier. „Denn nur mit verlässlichen Trendanalysen lassen sich frühzeitig Umweltprobleme erkennen und Maßnahmen ergreifen.“ Bis 2025 sollen ihre Methoden etabliert sein.

Quelle: Universität Duisburg-Essen

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