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Ungeheuer von Loch Ness:Wie eDNA uns hilft, herauszufinden, was darunter lauert

Die Idee, dass sich neue, große Tierarten an den wildesten Orten der Welt verstecken könnten, war schon immer eines der romantischsten und attraktivsten wissenschaftlichen Konzepte. Noch heute ist es möglich, dass einige große Säugetiere, Fische oder Reptilien in den Wäldern Neuguineas oder Südostasiens oder in bestimmten Tiefseebecken auf ihre Entdeckung warten. Aber können wir die von einer Handvoll Eingefleischter und Gläubigen befürwortete Möglichkeit ernst nehmen, dass Loch Ness, Schottlands größter und berühmtester See, die Heimat einer neuen Art von gigantischen, drachenähnlichen Tieren ist, die mehr als 10 Meter lang sind?

Im Mai 2018 startete der Genetiker Prof. Neil Gemmell von der University of Otago, Neuseeland, ein Projekt zum Sammeln und Testen genetischer Spuren von Tieren aus dem See und hoffte, das Rätsel von Loch Ness ein für alle Mal zu lösen. Er und sein Team sollten eine Technik anwenden, die zuvor auf dem Wasser des Lochs nicht verwendet wurde. Sie wollten nach Umwelt-DNA oder eDNA suchen (siehe unten).

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Bist du da, Nessie?

Die meisten Wissenschaftler glauben nicht, dass sich im See ein Monster befindet. Diese kühne Proklamation beruht nicht auf arrogantem Elitismus oder einer Unfähigkeit oder mangelnden Bereitschaft, die vorhandenen Daten zu untersuchen, sondern auf der Tatsache, dass die Beweise, die zur Unterstützung von Nessies Realität vorgebracht wurden, nicht überzeugend waren.

Die Fotos und Filme sind Fälschungen, Falschmeldungen oder Fehlinterpretationen bekannter Objekte. Biologische Beweise, die die Existenz der Kreatur unterstützen könnten – Knochen, Kadaver, Fraßspuren oder Kot – gibt es nicht. Und die große Anzahl von Augenzeugen-Anekdoten liefert nichts Robustes oder Konsistentes.

Ungeheuer von Loch Ness:Wie eDNA uns hilft, herauszufinden, was darunter lauert

Anstelle von Monstern gibt es stattdessen verschiedene Hinweise auf alle möglichen Dinge, die auf dem See zu sehen sind, wie schwimmende Hirsche, Vögel, Robben, Wellen und Kielwasser. Nur wenige dieser Dinge sind dem durchschnittlichen Besucher am Loch vertraut.

Ein psychologisches Phänomen, das als „erwartete Aufmerksamkeit“ bekannt ist, ist ebenfalls wichtig, um die Erfahrungen der Menschen am Loch Ness zu beeinflussen. Es erklärt, wie die Beobachtungen der Menschen zu einer bestehenden Erwartung passen, in diesem Fall, dass sie ein großes, im Wasser lebendes Monster sehen werden.

Dennoch hat die Idee von etwas Mysteriösem im See die Aufmerksamkeit von Wissenschaftlern auf sich gezogen. Daher wurde das Wasser von Schiffen, die Sonar aussendeten, gespült, und seine Tiefen wurden von Tauchern, Tauchbooten und Bewegungserkennungskameras erkundet.

Mindestens einige Autoren und Wissenschaftler haben ihren festen Glauben an die Existenz des Monsters zu Protokoll gegeben, wobei sich die Daten, die sie später überzeugten, als unzureichend oder falsch herausstellten. Mit anderen Worten:Die Wissenschaft hat nach Nessie gesucht, und die Ergebnisse sind negativ ausgefallen.

Hören Sie sich unser Interview mit Professor Neil Gemmell im Science Focus Podcast an

Im Buch Hunting Monsters von 2016 , bemerkte ich, dass die Fähigkeit von Wissenschaftlern, das genetische Material zu suchen und zu analysieren, das Lebewesen in ihrer Umgebung hinterlassen – sogenannte Umwelt-DNA oder eDNA – den ultimativen Schiedsrichter über das Vorhandensein oder Fehlen einer mysteriösen Kreatur im Loch liefern könnte .

Gemmell war inspiriert. „Ich habe darüber nachgedacht, wie wir eDNA verwenden könnten, um Lebewesen zu suchen und zu identifizieren, die in Gebieten leben, die mit traditionellen Ansätzen schwer zu untersuchen sind, wie etwa in tiefen Ozeanen und unterirdischen Wassersystemen. Loch Ness schien perfekt für ein solches Projekt geeignet zu sein“, sagt er. „Ich glaube nicht an Nessie, aber ich bin offen für die Idee, dass ich mich irren könnte.

Bei diesem Projekt geht es darum, die Biodiversität von Loch Ness zu verstehen, mit dem zusätzlichen Bonus, dass wir möglicherweise Beweise für etwas Neues finden, das die Monsterlegende erklären könnte.“ Laut Gemmell könnte die Studie auch Vorteile für unser Verständnis der Gesundheit von Loch Ness und seiner zukünftigen Bewirtschaftung haben.

Artensuche

Die Untersuchung der eDNA hat sich seit ihrer Entwicklung in den 1990er Jahren für Biologen als unschätzbares Werkzeug erwiesen. Es wurde verwendet, um die Verbreitung von Arten zu untersuchen, die in einem Gebiet nicht mehr vorkommen, deren genetische Spuren jedoch noch im Sediment erhalten sind.

Es hat sich auch als entscheidend erwiesen, um die Ausbreitung invasiver Arten zu verfolgen. Asiatische Graskarpfen in den nordamerikanischen Great Lakes und die neuseeländische Schlammschnecke im Westen der USA, um nur zwei Beispiele zu nennen, haben beide ihren Fortschritt per eDNA überwachen lassen.

eDNA-Studien wurden auch bei der Suche nach Arten verwendet, die von Menschen selten und in einigen Fällen überhaupt nicht gesehen werden. Eine Meerwasserstudie aus der Ostsee aus dem Jahr 2012 bestätigte das Vorkommen von Langflossen-Grindwalen in dem Gebiet, einer Art, die während des von der Studie abgedeckten Zeitraums von Menschen nicht gesehen wurde und die allgemein als äußerst seltener Besucher dort angesehen wird.

Ungeheuer von Loch Ness:Wie eDNA uns hilft, herauszufinden, was darunter lauert

Bemerkenswerter ist eine Studie aus dem Jahr 2018 über eDNA, die in den Meeresgewässern des neukaledonischen Archipels im Südwestpazifik gesammelt wurde. Dies enthüllte das Vorhandensein von sechs Haiarten, die überhaupt nicht durch konventionellere Probenahmetechniken, wie Langzeitbeobachtung und die Verwendung von mit Ködern versehenen Orten mit automatischen Kameras, erfasst wurden.

Es ist zweifelhaft, dass einer der an diesen verschiedenen eDNA-Projekten beteiligten Wissenschaftler jemals darüber nachgedacht hat, wie anwendbar diese Arbeit auf die Suche nach Seeungeheuern sein könnte, aber mit dieser Aufzeichnung von eDNA-basierten Erfolgen im Hinterkopf kündigte Gemmell seine Pläne an, eDNA zu sammeln und zu analysieren von Loch Ness.

Heiß auf Nessies Fersen

Was also haben Prof. Gemmell und sein Team entdeckt, als sie unter Schottlands berühmtestem Loch gesucht haben? Unglücklicherweise für Nessie-Jäger und Verschwörungstheoretiker hat die eDNA-Zählung des Sees nicht die Anwesenheit eines großen Tieres ergeben, das mit dem „Monster“ übereinstimmt.

„Wir können in unseren Umwelt-DNA-Sequenzdaten keinen Hinweis auf eine Kreatur finden, die entfernt mit [einem Reptil aus dem Jurazeitalter] verwandt ist“, sagte Gemmell heute gegenüber den Medien. „Entschuldigung, ich glaube nicht, dass die Plesiosaurier-Idee auf der Grundlage der Daten, die wir erhalten haben, haltbar ist.“

Die Studie entdeckte jedoch viele weitere Arten, die dort leben, einschließlich der Möglichkeit eines Wasserriesen.

„Es gibt eine sehr große Menge an Aal-DNA. Aale sind in Loch Ness sehr zahlreich, wobei Aal-DNA an so ziemlich jedem Ort gefunden wurde, an dem Proben genommen wurden – es gibt viele von ihnen. Also - sind das Riesenaale? Nun, unsere Daten verraten nicht ihre Größe, aber die schiere Menge des Materials sagt, dass wir die Möglichkeit nicht ausschließen können, dass es in Loch Ness Riesenaale gibt.

Ungeheuer von Loch Ness:Wie eDNA uns hilft, herauszufinden, was darunter lauert

„Deshalb können wir die Möglichkeit nicht ausschließen, dass das, was die Leute sehen und glauben, das Ungeheuer von Loch Ness ein riesiger Aal sein könnte.“

Niemand erwartete wirklich, Beweise für eine Kreatur zu finden, die dem „Monster von Loch Ness“ der populären Überlieferung ähnlich sein könnte. Aber die Studie wird uns helfen, die Biologie und Ökologie von Loch Ness und den umliegenden Seen und Seen zu verstehen.

„Wir kamen hierher, um Umwelt-DNA zu untersuchen, und unsere Analyse hat alles erfasst, was wir im See vermuteten. Wir haben jetzt eine ausgezeichnete Datenbank, die es uns im Vergleich zu zukünftigen Tests ermöglichen könnte, Trends und Veränderungen in der Loch-Umgebung zu erkennen. Das ist im Wesentlichen der Vorteil von eDNA – es ist ein äußerst leistungsfähiges und robustes Werkzeug, um die Lebewesen (sowohl große als auch mikroskopische) an einem bestimmten Ort zu dokumentieren. Es wird in Zukunft äußerst nützlich sein, da die Technologie schneller und zugänglicher wird und mehr Daten erstellt werden.“

Wenn eDNA und Fragen zu einem Monster uns helfen können, dieses Thema zu untersuchen und mehr über die natürliche Welt und ihre Funktionsweise zu erfahren, dann hat sich diese Studie bereits als äußerst lohnendes Unterfangen erwiesen.

Diese Funktion basiert auf einem Artikel, der zuvor in der Dezemberausgabe 2018 von BBC Science Focus veröffentlicht wurde - hier abonnieren .

Was ist eDNA?

Ungeheuer von Loch Ness:Wie eDNA uns hilft, herauszufinden, was darunter lauert

Aus einem Organismus extrahierte DNA kann viel über seine Verwandtschaft mit anderen Lebewesen verraten, sowohl im kleinen Maßstab, wie sie sich mit anderen Populationen innerhalb ihrer Art vergleicht, als auch im weiteren Sinne, wo sie in den Baum des Lebens passt .

Aber wenn nur eine winzige Probe organischen Gewebes – zum Beispiel eine einzelne Haut- oder Darmzelle – benötigt wird, um DNA zu extrahieren, könnten DNA-Retrieval-Techniken dann ausgeklügelt genug sein, um DNA zu sammeln, die Lebewesen in ihrer Umgebung hinterlassen, über ihre vergossenen Zellen, Urin und Kot?

Die Antwort ist ja. In einer Reihe von Studien, die in den 1990er Jahren erstmals gedruckt erschienen, haben Ökologen und Genetiker weltweit gezeigt, wie aus Boden, Grundwasser, Eis, Süß- und Meerwasser über sogenannte Umwelt-DNA das Vorhandensein und die Identität von Organismen in einem Gebiet extrahiert werden können eDNA.

Durch das Sammeln von Wasser aus Loch Ness hoffen der Wissenschaftler Prof. Neil Gemmell und sein Team, dass sie eDNA aus der Umgebung des Sees erhalten haben. Sie haben auch Proben aus nahegelegenen Seen entnommen, um ihre eDNA zu analysieren.

Zurück im Labor werden die Proben analysiert und eventuell vorhandene eDNA identifiziert und extrahiert. Die Proben werden dann profiliert und mit denen verglichen, die sich bereits in genetischen Datenbanken befinden. Viele Arten, von denen bereits bekannt ist, dass sie im See vorkommen, werden auf diese Weise identifiziert. Die Hoffnung ist, dass auch Arten entdeckt werden, die neu in diesem Gebiet und vielleicht sogar neu für die Wissenschaft sind.