Das GeDNA Projekt („eDNA basierte Verfahren in der behördlichen Praxis“) ist eine Initiative des Umweltbundesamtes, der Universität Duisburg-Essen und des Botanischen Gartens und Botanischen Museums, Freie Universität Berlin. Im Rahmen einer Promotion wird das Potential der Nutzung von eDNA-Metabarcoding als behördliche Methode zur Gewässerbewertung evaluiert. Das Projekt wird von einem Beirat aus Fachleuten aus Behörden und Wissenschaft begleitet.
DNA-Metabarcoding ist eine Weiterentwicklung des molekularen DNA–Barcodings. Hier wird jeder Art eine einzigartigen Abfolge von Basenpaaren in einer spezifischen Sequenz eines genetischen Markers zugeordnet. Diese spezifische Sequenz kann wie ein herkömmlicher Barcode gelesen und als Referenz genutzt. Die Barcodes sind in Online-Datenbanken hinterlegt und öffentlich zugänglich. Barcodes gibt es für alle Gruppen von Lebewesen: Prokaryoten, Archeen und Eukaryoten. Trotz der ständig wachsenden Datenbanken sind jedoch bei weitem noch nicht für alle Organismen Barcodes vorhanden.
Die Methode des DNA-Metabarcodings wiederum zielt nicht nur auf einzelne Arten ab, sondern beschäftigt sich mit der Gesamtheit einer Probe (griechisch metá, höhere Stufe). Während also beim DNA-Barocding einzelne Individuen untersucht werden, beinhalten Metabarcoding Proben immer Biomasse von mehrerern (bis zu tausenden) Individuen. Es werden folglich die Barcodes aller in einer Probe vorhandenen Organismen anvisiert und sequenziert. Diese können dann wiederum mit einer Datenbank abgeglichen werden und bereits bekannten Barcodes und somit diesen zugehörigen Arten zugeordnet werden. Dies ermöglicht die Analyse der Biodiversität einer Probe.
Das behördliche Fließgewässer-Monitoring kann enorm von der DNA- und eDNA-Metabarcoding Technik profitieren. Im Gegensatz zum klassischen Monitoring müssen beispielsweise keine Fische betäubt oder entnommen werden, sondern können lediglich über eine Wasserprobe nachgewiesen werden. Die Untersuchung von Makrozoobenthos oder Phytobenthos durch DNA-Metabarcoding wiederum ist nicht länger auf das aufwändige morphologische Bestimmen von einzelnen Individuen angewiesen. Proben können als Gesamtheit analysiert werden und über Barcodes zugeordnet werden.
So sollen die in der Wissenschaft seit einigen Jahren etablierten Methoden des DNA- und eDNA-Metabarcodings auch für behördliche Zwecke standardisiert und etabliert werden. Die Projektziele sind: 1) Die Validierung von DNA-Metabarcoding als Methode zur Beurteilung des ökologischen Zustands von Fließgewässern an einer großen Anzahl von Probestellen der vier häufigsten Fließgewässertypen und drei BQEs (Makrozoobenthos; Phytobenthos; Fische) über einen Gradienten von Zustandsklassen. 2) Das Ableiten von Korrekturfaktoren, um DNA-basierte Methoden in die vorhandenen Bewertungssysteme integrieren zu können (Plausibilisierung). 3) Die Prüfung der Eignung von DNA-Metabarcoding für den Einsatz in der behördlichen Praxis inkl. Kosten/ Nutzenbilanzierung im Vergleich zu den konventionellen Bewertungsansätze. 4) Das Entwickeln neuer Indikatoren, um biologische Prozesse nach Renaturierungen umfassender und aussagekräftiger zu beurteilen (Einbezug weiterer BQEs, kryptischer Arten etc.) und die Kausalanalyse der Daten zum ökologischen Zustand zu unterstützen.
Die Probenahme erfolgt in den Sammelperioden 2020 und 2021 anhand der vier Fließgewässertypen 5/9 und 14/15. Die Proben werden im Rahmen des Routine-Monitorings der drei Bundesländer NRW (LANUV), Bayern (LFU) und Sachsen (SMUL) genommen. Von jedem Fließgewässertyp werden ca. 50 Probenstellenen im Projekt beprobt. Es wird pro Probenahmestelle eine eDNA- (BQE: Fische), Phytobenthos- und Makrozoobenthos-Probe genommen und analysiert.
