DNA in de lucht verraadt dierenleven

Het is een zestien kilo zwaar, krokodilgroen apparaat op drie poten, met daaraan iets dat lijkt op een scheepsroer. De Burkard Spore Trap werd oorspronkelijk ontworpen om pollen uit de lucht te filteren. Wageningse wetenschappers onderzochten of het apparaat ook gebruikt kan worden om te bepalen welke gewervelde dieren er in een gebied leven. Die verliezen de hele dag huidschilfers, haren, veren en slijm – allemaal sporen die DNA bevatten. Met dat DNA hopen onderzoekers die­ren in de omgeving te kunnen identificeren zonder ze te hoeven spotten of vastleggen op camera’s; tijdrovende methodes die bovendien kleine soorten kunnen missen.

Marcel Polling, dierecoloog bij Wageningen Environmental Research, leidde het onderzoek. ‘We waren niet de eersten. Deense onderzoekers toonden in 2022 aan dat een luchtsampler het DNA kan opvangen van bijna alle dieren in een dierentuin.’ Ook het principe van het analyseren van DNA­-sporen uit de omgeving is niet nieuw: in het water en in de bodem verzamelen wetenschappers op deze manier al langer informatie over het aanwezige leven. Het Wageningse onderzoek moest duidelijk maken of een luchtmonsternemer ook in de vrije natuur voldoende en betrouwbaar DNA uit de lucht kan filteren om de aanwezige zoogdieren en vogels in beeld te brengen.

Tape met vaseline

De Burkard werkt volgens het principe dat de Britse bio­loog John Malcolm Hirst in de jaren vijftig ontwierp om schimmelsporen en pollen uit de lucht te vangen. Daarin plakken de deeltjes vast op een microscoopglaasje bedekt met vaseline. Binnenin de Burkard zit een lange rol tape met eveneens een laagje vaseline erop. ‘Een mechaniek rolt de tape langzaam langs de opening aan de voorkant van het apparaat, zodat steeds een nieuw stukje aan de lucht wordt blootgesteld’, legt Polling uit. ‘Daardoor kan de Burkard langere tijd meten. Aan de plaats op de tape kun je zien op welke dag het DNA is opgevangen.’ De windvaan bovenop het apparaat zorgt ervoor dat de opening van de sampler altijd in de wind staat. Om zoveel mogelijk deeltjes op te vangen, zuigt de Burkard ook lucht aan, zo’n tien liter per minuut. De motor die voor de zuigkracht zorgt, wordt aangedreven door een zonnepaneel dat naast het apparaat op de grond ligt.

Voor hun onderzoek plaatsten Polling en collega’s de Burkards een week lang op drie verschillende locaties: een bos, een boomgaard en een zonnepark. Cameravallen legden de dieren vast die voorbij kwamen. ‘Zo controleerden we of de Burkard daadwerkelijk DNA opving van dieren die in de buurt waren geweest.’

In de vaseline werden naast pollen veel minuscule deeltjes dierlijk materiaal met DNA teruggevonden. ‘Of dat stukjes haar of huidschilfers zijn, kunnen we eigenlijk niet zeggen. Daarvoor zijn de deeltjes te klein’, vertelt Polling. ‘Ze bevatten wel meer dan genoeg DNA om te analyseren.’

Honderd vogelsoorten

‘We vonden DNA van meer dan honderd vogelsoorten, tientallen zoogdieren en een paar amfibieën. Verrassend genoeg zat er ook vissen-­DNA tussen. Allemaal zeevissen, dus waarschijnlijk afkomstig van menselijk afval.’ Ook de negen soorten zoogdieren en zeven vogels die de camera’s hadden vastgelegd werden teruggevonden op de tape. De resultaten werden in augustus 2024 gepubliceerd in het wetenschappelijk tijdschrift Environmental DNA.

Collega­-ecologen zijn enthousiast over de technologie, vertelt Polling. De potentie voor het meten van biodiversiteit is duidelijk: zonder dieren te hoeven spotten of vangen, kunnen onderzoekers toch een uitgebreide indruk krijgen van de variatie binnen een gebied. ‘Wat we nog niet weten is wat het bereik van de luchtsampler is. Van hoe ver komt het DNA? Hoeveel DNA moet er in de lucht zijn voor het in het monster opduikt? Hou oud kan het DNA zijn? Welke invloed heeft de wind precies?’ Lopend vervolgonderzoek moet antwoord geven op deze vragen.

Magelhaenpinguïn

Niet al het DNA uit de monsters viel te verklaren. Sporen van een exotische papagaai en Japanse kwartel konden teruggeleid worden naar een hobbyist in de omgeving, maar DNA van de Zuid­-Amerikaanse magelhaenpinguïn bleef een raadsel.

‘Je zou kunnen zeggen dat de luchtsampler in sommige gevallen té goed werkt’, stelt Polling. Ook tijdens een vervolgstudie ving de Burkard weer DNA op van allerlei exoten. ‘Huisdieren uit de omgeving, denken we.’ Een mogelijke oplossing zou zijn om korter te meten. ‘Daarom hebben we een soort handmodel van het apparaat meegegeven bij vogelinventarisaties. Dan heb je een monster van een uur, in plaats van een dag. Met enig geluk vangen we op deze manier voornamelijk DNA op uit de directe omgeving.’