Forskere vil finde dyr ved at suge DNA ud af luften

Mårdyr, orkidéer og sommerfugle. Vi står midt i en biodiversitetskrise, hvor talrige arter er forsvundet, både fra Danmark og fra resten af kloden. For at vi kan holde øje med, hvordan arterne har det, er det naturligvis vigtigt, at vi kan finde ud af, hvor de lever.

Opgaven er dog ofte svær og tidskrævende at løfte.

»Jeg var i Uganda, og vi kunne gå ned ad en lille sti i regnskoven og pludselig høre en elefant trække vejret dybt lige ved siden af os, uden at vi havde set den. Det siger bare lidt om, at i nogle naturområder er det meget svært at se selv meget store dyr og registrere dem,« siger Kristine Bohmann, lektor på Globe Institute under Københavns Universitet, og føjer til:

»Men også steder, hvor der er høj biodiversitet, skal du jo have et vanvittigt kendskab inden for hver artsgruppe for at kunne identificere alle de mange arter. Og så skal du ud at se dem, høre dem eller finde spor af dem. Det tager lang tid.«

I 2020 fandt hun og forskerkolleger på Københavns Universitet en mulig løsning på problemet. De udviklede en støvsuger, som kan suge DNA direkte ud af luften og fortælle os, hvilke dyr der lever i området. Hidtil er DNA-støvsugeren blevet brugt til at kortlægge tilstedeværelsen af større dyr i form af pattedyr, fugle, padder og krybdyr.

Nu skal Kristine Bohmann stå i spidsen for et projekt, som skal forsøge at videreudvikle teknologien til også at kunne spore luftbåren DNA fra en langt mere artsrig dyregruppe, nemlig insekterne. Det sker med støtte fra Danmarks Frie Forskningsfond som et Sapere Aude-projekt.

Støvsuger viste sit værd i zoo

Selve støvsugeren, forskerne benytter, er lidt af en Georg Gearløs-opfindelse. Den består af en plastikkasse, hvor der er blevet skåret to huller i siden for at gøre plads til to blæsere fra en computer, og nogle 3D-printede dele. Det hele holdes sammen af gaffatape, og så bliver der sat filtre fast foran blæserne, når der skal samles DNA fra luften.

Opfindelsen stod sin prøve i Zoologisk Have i København, hvor Kristine Bohmanns kollega, postdoc Christina Lynggaard, afprøvede støvsugeren i en stald. Her residerede en okapi og en dykkerantilope, og støvsugeren opfangede deres DNA.

»Jeg vil aldrig, aldrig, aldrig nogensinde glemme, da jeg så de første resultater. Det var helt vanvittigt,« husker Kristine Bohmann.

Siden er effektiviteten af støvsugeren godt og grundigt slået fast, men når insekterne skal inddrages, opstår der problemer.

»Vi bruger en DNA-metode, som er meget effektiv, fordi vi kun sekventerer det DNA, vi er ude efter. Så inden for hver dyregruppe sekventerer vi nogle små stregkodelignende DNA-stykker, som vi kan bruge ligesom stregkoder i supermarkedet til at adskille arter med,« forklarer Kristine Bohmann og fortsætter:

»Men når vi gør det for hver dyregruppe individuelt, og hvis vi også skal have insekterne med, løber vi simpelthen tør på DNA, før vi er færdige. Det tager også lang tid, og det koster mange penge. Så nu vil vi udvikle nogle metoder, så vi effektivt kan målrette vores analyser mod flere dyregrupper på én gang og på den måde fuldt ud kan udnytte DNA-sporene på filtrene til at afdække tilstedeværelse af både fugle, pattedyr, padder, krybdyr og insekter.«

Vil lede efter insekt-DNA på Christiansø

I projektet får forskerne hjælp af finske og svenske samarbejdspartnere. De er i færd med et stort projekt, hvor de undersøger biodiversiteten forskellige steder i verden. Til det har de for eksempel indsamlet store mængder insekter og taget luftprøver for at lede efter svampesporer, for eksempel fra Sverige.

Det giver forskerne på Københavns Universitet mulighed for at undersøge, om DNA-sekventering af luftprøverne afspejler det lokale insektsamfund. Resultaterne kan efterfølgende holdes op imod, hvilke arter finnerne og svenskerne har samlet ind på de samme lokaliteter.

Men selvfølgelig skal DNA-støvsugerens evne som insekt-detektor også testes på dansk grund. Længst mod øst.

»Dér har jeg forelsket mig i Ertholmene og Christiansø. For det er det perfekte sted, øerne ligger isolerede ude i Østersøen. Der er kun få pattedyr i form af pindsvin og flagermus, og så er der nogle, der holder kaniner. Men køer, grise, hunde og katte er ikke tilladte derude, så der flagrer ikke alt muligt husdyr-DNA rundt,« fortæller Kristine Bohmann.

Ertholmene er også oplagte til at teste, om kortlægningen af arter med luftbåren DNA påvirkes af regn, og om vinden spiller en rolle. For eksempel om der kan blæse DNA over til øerne fra Bornholm eller Sverige.

Endelig vil de finske og svenske samarbejdspartnere også stille insekter og luftprøver fra Madagaskar til rådighed. Her er forventningen, at der vil være væsentligt flere forskellige arter, hvilket dermed vil gøre opgaven med at indsamle og sekventere DNA så meget desto større.

»Det ultimative mål er jo, at vi skal kunne gøre det her i biodiversitetshotspots som en tropisk regnskov,« bemærker Kristine Bohmann.

Effektiv kortlægning med mindst mulig forstyrrelse

Forskningsprojektet er planlagt til at begynde til januar 2025. Indtil da handler det om at samle erfaring og optimere DNA-støvsugeren og metoden mest muligt. Derefter venter fire års forskning med klare mål.

»Jeg håber, at vi kommer til at stå med en metode, som kan kortlægge biodiversitet på landjorden på en effektiv og ikke invasiv måde. En måde, hvor vi kan udnytte de usynlige spor i luften til at kortlægge alle de dyr, vi ellers skulle kæmpe meget for at komme ud at registrere. På den måde håber jeg, at det er et værktøj, der kan komme til at gøre en forskel,« siger Kristine Bohmann.

Hun håber desuden, at DNA-støvsugernes potentiale kan række til at hjælpe med at vurdere effekten af naturgenopretning, holde øje med invasive arter og fortælle os, om vi som samfund lever op til målene for biodiversitet.