7 minute read
DNA revolutie
Tekst: Paul Q de Vries
Bij alles wat ze doen, laten dieren DNA achter in hun omgeving.Met een nieuwe, revolutionaire onderzoeksmethode kunnenwetenschappers dit terugvinden in het water, in de bodem enzelfs in de lucht. ‘Ik ben blij met wat een ijsbeer me vertelt metzijn sporen in de sneeuw.’
‘Het klinkt misschien gek bij zo’n iconisch dier, maar er is veel wat we nog niet weten van de ijsbeer.’ Aan het woord is Melanie Lancaster, senior specialist Arctic Species bij het Global Arctic Programme van WWF.
De Australische bioloog zet zich in voor de bescherming van dieren in het noordpoolgebied, zoals ijsberen, walrussen, narwals, beloega’s en rendieren. ‘We weten dat er negentien subpopulaties van ijsberen bestaan en schatten dat er zo’n 22.000 tot 31.000 individuele ijsberen zijn. Maar we weten nog onvoldoende welke populaties toenemen of afnemen. Of hoe beren zich bewegen door het gebied.’ Om daar een idee van te krijgen, zijn onderzoekers vaak aangewezen op verkenningen vanuit de lucht. ‘Ze vliegen met een vliegtuig over het ijs en kijken uit het raam om ijsberen te turven’, zegt Lancaster.
Daarnaast is genetisch onderzoek belangrijk. ‘Daarvoor schieten wetenschappers vanuit de helikopter een pijltje in een ijsbeer. Dat pijltje valt er vrijwel direct weer uit, en neemt daarbij wat huidcellen mee. In die huidcellen zit DNA. Dat analyseren we om te weten te komen met welke beer van welke subpopulatie we te maken hebben.’
Digitaal sporenonderzoek
Voor dit soort genetisch onderzoek heb je altijd een klein stukje van het dier nodig dat je bestudeert. ‘De methode met de helikopter heeft nadelen’, zegt Lancaster. ‘Het veroorzaakt stress bij dieren. En de lokale bevolking vreest dat beren hierdoor hun schuwheid voor mensen verliezen. Je kunt ook DNA halen uit bijvoorbeeld de uitwerpselen, maar een ijsberendrol kom je niet zomaar tegen.’
Nu is er een nieuwe onderzoeksmethode die de opties van biologen en natuurbeschermers spectaculair verruimt: eDNA, oftewel environmental DNA. Daarvoor is het niet meer nodig dat je de ijsbeer te zien krijgt. Je kunt namelijk heel veel te weten komen aan de hand van zijn sporen in de sneeuw. Lancasters team van eDNA-specialisten zoekt die sporen vanaf de sneeuwscooter en vindt ze vaak met hulp van de Inuit-gemeenschap in Alaska en Canada. ‘We schrapen een heel dun laagje van de sneeuw af waar de pootafdruk van een ijsbeer in staat. Dat kan gewoon met een metalen lepeltje – zolang het maar steriel is. Je wil vooral de teenafdrukken goed meenemen. De sneeuw gaat in een afsluitbaar, plastic zakje en vervolgens analyseren we het aan boord van een schip of in een laboratorium.’
Moderne alchemie
Zo’n sneeuwmonster zit vol huidcellen die de ijsbeer vanaf de zolen van zijn poten achterlaat. ‘Die cellen onderzoeken we in het lab en vervolgens vergelijken we de resultaten met een database waarin informatie uit eerdere monsters opgeslagen is. Zo kunnen wetenschappers subpopulaties en families herkennen en de genetische diversiteit binnen een populatie vaststellen.
Met deze methode – die de laatste acht jaar is ontwikkeld door WWF en partners –kunnen we zelfs individuele ijsberen herkennen via hun voetsporen. Je kunt dus gaan tellen op basis van sporen in de sneeuw. Van een zakje met sneeuw tot al die gegevens op je scherm – soms vind ik het net alchemie.’
Wetenschappelijke revolutie
De methode met eDNA is mogelijk doordat alle dieren constant stukjes van hun DNA achterlaten. In de vorm van haren, veren, schubben, huidcellen, ontlasting, slijm, bloed en meer. ‘Bij elke beweging stoot je DNA uit in je omgeving’, zegt Arjen de Groot, expert ecologische genetica bij Wageningen Environmental Research. ‘Dat betekent dat we niet alleen een schat aan informatie kunnen opdoen uit bodemmonsters en watermonsters, maar zelfs uit de lucht.’
De technologie met luchtsamplers is in een stroomversnelling gekomen na een experiment in de dierentuin van Kopenhagen in 2022. De Groot: ‘Daar werd een soort stofzuiger op het dak gezet om te zien wat we nu allemaal kunnen opvangen. Het bleek dat van elk dier in de dierentuin sporen in de lucht getraceerd konden worden. De olifanten, de girafen, de zeeleeuwen en zelfs de vissen die de zeeleeuwen aten. Je kunt wel zeggen dat luchtsamplers en eDNA een revolutie betekenen in de onderzoeksmethoden van de wetenschap.’
Barcodes van het leven
Met zo’n monster van lucht, water of bodem kun je een soortenlijst opstellen van welke dieren in een bepaald gebied allemaal voorbij gekomen zijn, het zogenaamde metabarcoding.
‘Vergelijk het met de barcodes van producten in de supermarkt. Je checkt de code van je monster, verkregen uit DNA-sequencing, met de codes die in je referentie-database staan. Die databases zijn opgezet in grote barcoding of life-projecten waarin onderzoeksinstituten internationaal samenwerken. We hebben ze inmiddels voor heel veel diergroepen. Zo kunnen we heel snel een idee krijgen van de biodiversiteit in een bepaalde omgeving.’
Bemonstering via eDNA levert aanzienlijke voordelen op. ‘De trefkans is veel hoger dan wanneer je een soort moet spotten met je eigen ogen of een wildcamera’, zegt De Groot. ‘Ook is het veel sneller en goedkoper dan wanneer de ene expert elk spinnetje moet determineren en een andere elke worm. De techniek is ook nog eens zeer sensitief.
We hebben het getest op de Veluwe en tot onze verbazing bleek dat er het DNA van een kakariki uit de lucht geplukt was. Dat is een Nieuw-Zeelandse parkiet. We dachten dat er een fout in de resultaten was geslopen, maar na enig onderzoek bleek dat er in de buurt inderdaad een volière met parkieten was.’
Ontdekkingsreis
Natuurlijk kun je niet alles te weten komen met eDNA. Metabarcoding geeft geen informatie over absolute aantallen. ‘Je weet alleen dát er een oehoe is voorbij gevlogen, maar niet hoeveel of wat ze er deden’, zegt De Groot. ‘En individuele oehoes kun je niet herkennen aan een luchtmonster.
Daarvoor heb je sporen nodig die aan één individu toebehoren, zoals veren of ontlasting. Ik zie eDNA als een geweldige aanvulling op andere onderzoeksmethoden. Het geeft een eerste overzicht. Daarna kunnen biologen met verrekijkers het veld in zodat we ook meer te weten komen over aantallen, gedrag of de gezondheid van individuen.’
De toepassingen van eDNA zijn legio. Je kunt snel biodiversiteit in kaart brengen. Of vaststellen of dieren gebruikmaken van een ecoduct over de snelweg. In het voorbeeld van de ijsberen kun je achterhalen hoe hun bewegingen worden beïnvloed door smeltend zee-ijs. Die gegevens helpen om efectieve beschermingsmaatregelen te nemen en om gevaarlijke conflicten tussen mensen en beren te voorkomen.
Voor WWF zijn de mogelijkheden van eDNA nog fonkelnieuw, zegt Melanie Lancaster. ‘Ik werk er zelf pas twee jaar mee. We zijn nu alle toepassingen aan het verkennen en bespreken. Ik heb contact met collega’s in Duitsland die werken aan de herintroductie van de lynx, en medewerkers in Nepal die zich bezighouden met sneeuwluipaarden. We wisselen ervaringen uit en hebben eigenlijk allemaal hoge verwachtingen.’ WWF werkt verder al met eDNA in Bhutan om te weten te komen of er genoeg prooidieren voor de tijger voorkomen, en in de Mekong om de aanwezigheid van de bedreigde Irawaddy-dolfijn en de reuzenmeerval vast te stellen.
Zoals zo veel natuurbeschermers en wetenschappers voelt Lancaster zich nauw betrokken bij de dieren die ze bestudeert. Komt eDNA niet ook een beetje tussen de onderzoeker en de beren in te staan? ‘Niets is mooier dan ijsberen met je eigen ogen observeren’, beaamt ze. ‘Maar het zijn solitaire dieren die op een dag vele kilometers zwerven door onherbergzaam gebied. De kans dat je ze spot is sowieso niet groot. Ik ben blij met wat een ijsbeer me allemaal al vertelt met zijn sporen in de sneeuw. Dan vind ik het prima als ik het dier zelf niet zie. Het is genoeg om te weten dat hij daar ergens is – op het ijs, in de wildernis – en zijn eigen leven leidt.’
