Wissenschaftler entdecken Hinweise auf 187 taxonomische Ordnungen in 20 Litern Wasser, das aus einer der unwirtlichsten Umgebungen der Erde stammt.
Ein Wissenschaftlerteam unter der Leitung der Wildlife Conservation Society (WCS) und der Appalachian State University hat mithilfe von Umwelt-DNA (eDNA) die alpine Biodiversität des höchsten Berges der Erde, des 8.849 Meter breiten Mount Everest, dokumentiert. Diese wichtige Arbeit ist Teil der bahnbrechenden National Geographic und Rolex Perpetual Planet Everest Expedition von 2019, der größten wissenschaftlichen Everest-Expedition aller Zeiten.
In einem Artikel in der Fachzeitschrift iScience berichtete das Team über seine Ergebnisse. Über einen Zeitraum von vier Wochen sammelte es Umwelt-DNA (eDNA) aus Wasserproben von zehn Teichen und Bächen in Tiefen zwischen 4.500 und 5.500 Metern. Diese Gebiete umfassen alpine Zonen oberhalb der Baumgrenze mit einer Vielzahl von Blütenpflanzen und Sträuchern sowie äolische Zonen, die sich flussaufwärts über Blütenpflanzen und Sträucher hinaus erstrecken. Aus nur 20 Litern Wasser identifizierten die Forscher Organismen aus 187 taxonomischen Ordnungen. Dies entspricht 16,3 % oder einem Sechstel aller bekannten Ordnungen im Baum des Lebens, dem Stammbaum der irdischen Biodiversität.
Die Umwelt-DNA-Analyse (eDNA) spürt Spuren genetischen Materials auf, die von Organismen und Wildtieren hinterlassen werden. Sie bietet eine kostengünstigere, schnellere und umfassendere Methode zur Verbesserung der Forschungsmöglichkeiten bei der Erfassung der Biodiversität in aquatischen Ökosystemen. Die Proben werden in einer versiegelten Box mit einem Filter gesammelt, der das genetische Material auffängt. Anschließend werden sie im Labor mittels DNA-Metabarcoding und anderen Sequenzierungstechniken analysiert. Die Wildlife Conservation Society (WCS) nutzt eDNA, um seltene und bedrohte Arten zu entdecken – von Buckelwalen bis hin zu Swinhoe-Weichschildkröten, einer der seltensten Arten der Erde.
Heatmap der Sequenz-Reads von Bakterien, die anhand von SingleM und der Greengenes-Datenbank von jedem Standort identifiziert und taxonomisch klassifiziert wurden.
Obwohl sich Everests Forschung auf die Identifizierung auf Ordnungsebene konzentrierte, konnte das Team viele Organismen bis zur Gattungs- oder Artebene identifizieren.
Das Team identifizierte beispielsweise Rädertierchen und Bärtierchen, zwei winzige Tiere, die bekanntermaßen in einigen der unwirtlichsten und extremsten Umgebungen gedeihen und zu den widerstandsfähigsten Tieren der Erde zählen. Außerdem entdeckten sie das Tibetische Schneehuhn im Sagarmatha-Nationalpark und waren überrascht, Arten wie Haushunde und Hühner vorzufinden, die den Einfluss menschlicher Aktivitäten auf die Landschaft verdeutlichen.
Sie fanden außerdem Kiefern, die nur an Hängen weit entfernt von ihren Probenentnahmestellen vorkommen. Dies zeigt, wie vom Wind verwehte Pollen bis in diese Wassereinzugsgebiete gelangen. Ein weiteres Lebewesen, das sie an mehreren Stellen entdeckten, war die Eintagsfliege, ein bekannter Indikator für Umweltveränderungen.
Das eDNA-Inventar wird künftige Biomonitoring-Maßnahmen im Hochgebirge des Himalaya sowie retrospektive molekulare Studien unterstützen, um Veränderungen im Laufe der Zeit zu bewerten, da klimabedingte Erwärmung, Gletscherschmelze und menschliche Einflüsse dieses sich schnell verändernde, weltberühmte Ökosystem beeinflussen.
Dr. Tracey Seimon vom WCS-Tiergesundheitsprogramm, Co-Leiterin des Everest-Biofield-Teams und leitende Forscherin, sagte: „Es gibt eine große Artenvielfalt. Die alpine Umwelt, einschließlich des Mount Everest, sollte neben dem bioklimatischen Monitoring und der Bewertung der Auswirkungen des Klimawandels auch als Gegenstand eines kontinuierlichen, langfristigen Monitorings der alpinen Biodiversität betrachtet werden.“
Dr. Marisa Lim von der Wildlife Conservation Society sagte: „Wir sind zum Dach der Welt gereist, um nach Leben zu suchen. Das haben wir gefunden. Doch die Geschichte ist damit noch nicht zu Ende. Wir möchten dazu beitragen, zukünftige Erkenntnisse zu gewinnen.“
Dr. Anton Simon, Co-Leiter der Feldforschung, Forscher bei National Geographic und außerordentlicher Professor an der Appalachian State University, sagte: „Vor einem Jahrhundert antwortete der britische Bergsteiger George Mallory auf die Frage: ‚Warum zum Everest gehen?‘: ‚Weil er da war.‘ Unser Team von 2019 hatte eine ganz andere Meinung: Wir sind zum Mount Everest gegangen, weil er lehrreich war und uns etwas über die Welt, in der wir leben, beibringen konnte.“
Indem die Autoren diesen Open-Source-Datensatz der Forschungsgemeinschaft zur Verfügung stellen, hoffen sie, einen Beitrag zu den laufenden Bemühungen zu leisten, molekulare Ressourcen aufzubauen, um Veränderungen der Biodiversität in den höchsten Gebirgen der Erde zu untersuchen und zu verfolgen.
Artikelzitat: Lim et al., Verwendung von Umwelt-DNA zur Bewertung der Biodiversität des Baumes des Lebens an der Südseite des Mount Everest, iScience (2022) Marisa KV Lim, 1Anton Seimon, 2Batya Nightingale, 1Charles SI Xu, 3Stefan RP Holloy, 4Adam J. Solon, 5Nicholas B. Dragon, 5Steven K. Schmidt, 5Alex Tate, 6Sandra Alvin, 6Aurora K. Elmore,6,7 und Tracey A. Simon1,8,
1 Wildlife Conservation Society, Zoological Health Program, Bronx Zoo, Bronx, NY 10460, USA 2 Appalachian State University, Department of Geography and Planning, Boone, NC 28608, USA 3 McGill University, Redpath Department of Museums and Biology, Montreal, H3A 0G4, Kanada 4 Department of Primary Industries, Wellington 6011, Neuseeland 5 University of Colorado, Department of Ecology and Evolutionary Biology, Boulder, CO 80309, USA 6 National Geographic Society, Washington, DC 20036, USA 7 National Oceanic and Atmospheric Administration, Silver Spring, MD 20910, USA 8 Lead Contact* Communications
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Mitbegründer von SpaceRef, Mitglied des Explorers Club, ehemaliges NASA-Besuchsteammitglied, Journalist, Weltraum- und Astrobiologe, gescheiterter Bergsteiger.
Veröffentlichungsdatum: 10. September 2022