eDNA-onderzoek
eDNA als vingerafdruk van onze natuur
Elk levend organisme laat DNA sporen achter in de omgeving via huidschilfers, haar, schubben, bloed, urine etc. Dit omgevings-DNA (environmental-DNA of kortweg eDNA) is een vingerafdruk van de natuur en kan worden gebruikt om de aanwezigheid van doelsoorten (eDNA-barcoding) of volledige gemeenschappen (eDNA-metabarcoding) in kaart te brengen. INBO heeft sterk geïnvesteerd in de ontwikkeling van deze moleculaire technieken en uitbouw van een geschikte labo-infrastructuur. Op basis van stalen die genomen worden in de omgeving, zoals water, bodem of sediment, kunnen we met deze techniek zeer nauwkeurig bedreigde-, pest- of recent geïntroduceerde soorten in het landschap opsporen. Bijkomend kan de aanwezige biodiversiteit worden opgevolgd, wat ons toelaat om de gezondheid en het functioneren van onze ecosystemen op een zeer accurate en kostenefficiënte manier te onderzoeken.
Gebruikte methoden
Het gebruik van eDNA begint met het nemen van een waterstaal waaruit we het eDNA isoleren. Hieronder ziet u alvast hoe een eDNA-staalname in rivieren wordt uitgevoerd.
Eens de filters of bodemstalen in het laboratorium terechtkomen, worden ze via één van volgende methoden verder verwerkt:
- Gerichte detectie van soorten via eDNA ddPCR (droplet digital PCR) analysen. Hiermee kunnen we nauwgezet de aanwezigheid van soorten in het landschap aantonen en inschattingen bekomen van het aantal individuen dat aanwezig is. Het is een ideale methodiek voor het monitoren van prioritaire invasieve of sterk bedreigde soorten, of het vaststellen van de aanwezigheid van cryptische of erg zeldzame soorten.
- Opmeten van aanwezige gemeenschappen en biodiversiteit via eDNA-metabarcoding. Hiermee kunnen op een zeer efficiënte en grootschalige manier, soortengemeenschappen en biodiversiteit worden onderzocht. Bij deze methode maken we gebruik van ‘next generation sequencing’-analyses (NGS), waarmee hoogkwalitatieve data worden gegenereerd van volledige taxonomische groepen, zoals vissen, amfibieën, zoogdieren, vogels etc.
Inzet van eDNA-onderzoek op het INBO
- Uitrollen van meetnetten in kader van de bescherming van zeldzame of bedreigde soorten, zoals heel wat habitatrichtlijnsoorten
- Vroege detectie en monitoring van nieuwe of oprukkende invasieve soorten
- Monitoring van de visgemeenschappen in onze oppervlaktewateren
- Meten van bodembiodiversiteit en functionaliteit van bodemorganismen
- Analyse van trofische interacties in onze ecosystemen
- Dieetonderzoek van doelsoorten
Enkele voorbeeldstudies
Met soort-specifieke ddPCR-analysen kunnen we erg nauwkeurig de uiterst zeldzame grote modderkruiper detecteren, en simultaan ook nagaan of de invasieve, uitheemse Noord-Aziatische modderkruiper eveneens aanwezig is. Afhankelijk van de eDNA-resultaten wordt het beheer dan bijgestuurd om de inheemse soort te beschermen of het verspreidingsgebied van de uitheemse aanverwanten in te dijken.
Grote modderkruiper (foto Rollin Verlinde - Vildaphoto)
Ook zeldzame amfibieën kunnen via deze methode uiterst accuraat in het landschap worden opgespoord, waarbij inschattingen van de populatiegrootte kunnen worden gemaakt op basis van de sterkte van het eDNA-signaal dat wordt opgepikt. Een mooi voorbeeld hiervan is het eDNA-onderzoek op kamsalamander, een soort die op grote schaal via deze methode in Vlaanderen in kaart wordt gebracht.
Kamsalamander (foto Rollin Verlinde - Vildaphoto)
De uitheemse Amerikaanse stierkikker verovert in sneltempo de Grote Nete vallei en aangrenzende stroomsystemen, maar dankzij de ondersteuning van INBO’s eDNA-onderzoek worden eradicatie-campagnes en beheeringrepen op een efficiënte manier gecoördineerd, geëvalueerd en waar nodig bijgestuurd.
Amerikaanse stierkikker (foto Yves Adams - Vildaphoto)
Via eDNA-metabarcoding brengen we de visgemeenschappen van rivieren, stromen en stilstaande wateren in kaart, om op basis hiervan de waterkwaliteit te bepalen. Nuttige informatie ter ondersteuning van de Kaderrichtlijn Water, maar ook ter ondersteuning van soortenbeschermingsplannen en vroegtijdige opsporing van uitheemse soorten die hun areaal uitbreiden naar onze oppervlaktewateren.
(foto Rollin Verlinde - Vildaphoto)
Naast vissen en amfibieën, kunnen we ook zoogdieren en vogels in kaart brengen. Een mooi voorbeeld hiervan is het lopende eDNA-onderzoek naar het voorkomen van de mysterieuze otter, wiens aanwezigheid we op die manier vlot in het landschap kunnen aantonen. Waar deze in Noord- en Midden-Europa bijna volledig verdwenen leek, blijkt deze enigmatische soort zowel in Vlaanderen als Wallonië via het eDNA-onderzoek terug meer op te duiken. Hierbij levert het onderzoek naar de visgemeenschappen bijkomende info naar de noodzakelijke voedselkwaliteit die de otter nodig heeft om zich duurzaam te kunnen vestigen.
Otter (foto Yves Adams - Vildaphoto)
>> Het eDNA-onderzoek bij het INBO wordt gecoördineerd in het team Genetische diversiteit.