Das schwimmende Labor: Standardverfahren zum Sammeln und Filtern von Meerwasserproben von in Betrieb befindlichen Fähren für die Umwelt-DNA-Analyse

Ziel unserer Forschung ist die Erhebung von Lebensgemeinschaften auf hoher See mit Hilfe von Handelsschiffen als Plattform für die Entnahme von Umwelt-DNA-Proben. In unserem konkreten Fall liegt der Fokus auf Cetacanen. Versuchen Sie, Offshore-Gebiete zu identifizieren, die ökologisch strategisch für ihren Schutz sind. Während die Entnahme von EDNA-Proben mit der bloßen Entnahme von Meerwasserproben extrem einfach ist und die Analysetechnologie ständig weiterentwickelt wird, besteht die eigentliche Herausforderung darin, die zu überwachenden Umgebungen zu erreichen, insbesondere wenn diese schwer zugänglich sind, wie z. B. bei Offshore-Gewässern oder tiefen Gewässern. Während EDNA häufig zur bevorzugten Technik für die Untersuchung der Meeresumwelt wird, fehlen Protokolle, die eine einfache und reproduzierbare Verarbeitung großer Probenmengen vor Ort ermöglichen. Da EDNA innerhalb weniger Stunden abgebaut wird, ist es von entscheidender Bedeutung, EDNA-Proben aus dem Meerwasser nach der Entnahme zu filtern und zu lagern, um eine maximale Entnahme und Effizienz zu gewährleisten. Das vorgestellte Protokoll stützt sich bei der Datenerfassung vollständig auf den Betrieb von Fährschiffen. Die Überwachung auf Fähren bietet mehrere Vorteile, wie z. B. die Wiederholbarkeit, die Straßen sind konstant und das ganze Jahr über befahrbar, was eine saisonale Überwachung ermöglicht, einen einfachen Zugang zu Offshore-Gewässern, die Durchführung einer emissionsfreien Probenentnahme, die Ermöglichung der Probenahme auch in den Nachtstunden und schließlich die drastische Reduzierung der Probenahmekosten. Mit diesem Protokoll sammelten und filterten wir eine große Anzahl von Proben, die abgelegene und Offshore-Gebiete erreichten, was eine höhere räumliche Auflösung für unsere Forschung ermöglichte. Dies ist besonders relevant, da wir auf Meeresorganismen abzielen, die im offenen Meer leben, nämlich Meeressäuger. Konnten die aus ihrer EDNA gewonnenen Informationen Aufschluss über ihre Verbreitung, ihre Lebensraumpräferenz und letztendlich ihren Erhaltungszustand geben?

[Erzähler] Notieren Sie sich zunächst die aktuelle oder durchschnittliche Reisegeschwindigkeit der Fähre auf der Route, um die Ausdehnung der Probenahmestrecke abzuschätzen. Öffnen Sie nach der Desinfektion der Filteroberfläche den Probenentnahmehahn für die Dauer der Kreuzfahrt leicht. Nutzen Sie den kontinuierlichen Fluss von Meerwasser, um das Sammelrohr mit lokalem Wasser zu spülen und das überschüssige Wasser in der Bilge zu entsorgen. Verwenden Sie einen Permanentmarker, um die Startnummer mit den erforderlichen Angaben zu beschriften. Entfernen Sie die Deckenfolie von der BIB-Öffnung und füllen Sie sie mit ca. 13 Litern Meerwasser. Wenn das BIB fast voll ist, entfernen Sie die Deckenfolie vom Deckel und lassen Sie die Folie um den Wasserhahn herum intakt. Nachdem Sie die BIB fest verschlossen haben, notieren Sie den genauen Zeitpunkt, zu dem die Probenentnahme abgeschlossen ist, und notieren Sie die Gesamtdauer der Probenentnahme. Schreiben Sie die Fertigstellungszeit mit einem Permanentmarker auf die BIB und übertragen Sie die Informationen auf das Probenentnahme- und Filtrationsformular. Legen Sie das gefüllte BIB in den Lagerraum oder den Filterbereich. Um die Filterstation vorzubereiten, schließen Sie die Vakuumpumpe an die Saugdüse des Isolierkolbens an und setzen Sie den Stopfen mit der Stütze auf den Flaschenhals, um den Filterzylinder aufzunehmen. Bereiten Sie alle erforderlichen Materialien vor und montieren Sie das Filtersystem an der dafür vorgesehenen Stelle für die Filtration. Verwenden Sie für jede Station einen neuen Zylinder und eine neue Einwegpinzette oder sterilisierte Pinzette. Um das Kontaminationsrisiko zu minimieren, platzieren Sie eine Isolierhülle, z. B. eine Plastiktüte, zwischen dem Wasserhahn und dem Filterzylinder, um den Wasserfluss zu isolieren. Aktivieren Sie die Vakuumpumpe und starten Sie den Timer, um die Filtrationszeit aufzuzeichnen. Lassen Sie bis zu vier Liter Wasser pro Filter passieren und stellen Sie sicher, dass der Zylinder während des gesamten Prozesses voll bleibt, um das Eindringen von Luft zu vermeiden. Wenn das gefilterte Wasser die Vier-Liter-Marke erreicht, schalten Sie die Vakuumpumpe aus und stoppen Sie den Timer sofort. Halten Sie die Filtrationszeit im Datenprotokoll fest. Verwenden Sie dann eine Pinzette, um den ersten Filter oder Filter a vorsichtig aus dem Zylinder zu bergen, um Schäden zu vermeiden. Falten Sie es in der Mitte, wobei die Seite biologisches Material nach innen faltet, und wickeln Sie es in Aluminiumfolie ein. Beschriften Sie die Folie mit der Probennummer und filtern Sie die Replikat-ID, bevor Sie sie im Gefrierschrank aufbewahren. Montieren Sie einen neuen Filter im Filterzylinder für die nächste Filtrationsrunde und leeren Sie den Kolben. Nach der Filtration. Lagern Sie alle Filter zwischen minus vier Grad Celsius und minus 20 Grad Celsius bis zur weiteren Verarbeitung im Labor. Entnehmen Sie kurz vor der Ausschiffung alle Proben und legen Sie sie für den Transport in transportable Kühlboxen mit niedriger Temperatur. Die Sammlung und Analyse von DNA aus der Meeresumwelt mittels Meta-Bar-Beschichtung identifizierte mehrere Wirbeltierarten, darunter Kachelfische, Alas Brinks und Wale, entlang der beprobten Route, was die Rekonstruktion der Zusammensetzung der Wirbeltiergemeinschaft und der trophischen Struktur ermöglichte.