Forskere fra Københavns Universitet har opfundet en måde at 'støvsuge' dyrs DNA fra luften. 

Med den nye teknik - den såkaldte miljø-DNA-teknologi - kan forskerne afdække, hvilke dyrearter der findes i nærheden. De har testet det i Zoologisk Have i København, hvor de har filtreret luft i okapistalden, regnskovshallen og udendørs blandt indhegningerne. 

»Vi var forbløffede, da vi så resultaterne. Ved at støvsuge DNA fra luften registrerede vi 49 dyrearter. Både pattedyr, fugle, frøer, krybdyr og fisk. I regnskovshallen kunne vi endda registrere dovendyret, boaen og guppyerne, der svømmer rundt i en lille dam,« fortæller Kristine Bohmann.

Hun leder det danske studie og er lektor på GLOBE Institute på Københavns Universitet, hvor hun står i spidsen for en forskningsgruppe, der arbejder med miljø-DNA.

»Udenfor kunne vi registrere mange af de dyr, der har adgang til et udendørs område i den del af haven – for eksempel struds, perlehøne, giraf, zebra, impala, okapi og næsehorn.«

Det er ikke kun forskerne bag studiet, der er overraskede over resultaterne. Det er Philip Francis Thomsen, lektor på Institut for Biologi ved Aarhus Universitet, også.

»Det er jo virkelig interessant. Det er rigtig overraskende, at luften indeholder så store mængder DNA,« siger han og tilføjer:

»Det er jo noget, forskere har snakket om længe. Men ingen har undersøgt det ordentligt før. Det er et smart setup, for ved at sætte det op i Zoologisk Have har de et forsøgsdesign, der ligner fri natur og med eksotiske dyr, som ikke findes vildt i Danmark. De imiterer naturlige forhold, så det er som at stå i Afrika eller i Sydøstasien med store pattedyr i området. Det er et ret smart sted at starte.«

En vild idé 

Studiet er blevet offentliggjort i det videnskabelige tidsskrift Current Biology .

Men det var usandsynligt, at det rent faktisk skulle lykkes, da forskerne i 2018 fik de første idéer til studiet.

»Vi regnede ikke med, det ville virke,« fortæller Kristine Bohmann.

For det var en vild idé at 'støvsuge' DNA fra luften. Men det var også formålet med den bevilling fra Villum Fonden, som Kristine Bohmann sammen med sine forsker-kolleger søgte til projektet.

Den særlige bevillingstype gives nemlig til vilde idéer. Så vilde, at de måske endda ikke vil lykkes. Men hvis de gør, vil de være banebrydende for området, forskerne arbejder med.

»Vi prøvede at komme på vilde idéer. Men vi kunne ikke komme på noget. Vi tænkte inde i boksen, og jeg blev så frustreret og udbrød: Det skal være vildere. Lige så vildt  som at støvsuge dyrs DNA fra luft. Og så sagde min kollega: 'Der var den!'« fortæller Kristine Bohmann meget begejstret.

I Zoologisk Have

Det er normalt et kæmpe arbejde at kortlægge, hvilke dyrearter der findes i et område. For det kræver, at du ser dyrene med det blotte øje, eller at du optager dem med en kamerafælde. Du kan også registrere deres tilstedeværelse gennem de spor, de efterlader sig - som afføring eller spor i jorden. Men de metoder er tidskrævende.

Derfor er der også et stort potentiale i den løsning, forskerne fra Københavns Universitet nu er kommet frem til: en 'DNA-støvsuger'. 

Sammen med postdoc på GLOBE Institute Christina Lynggard gik Kristine Bohmann og de andre medforfattere på studiet i gang med at afprøve forskellige metoder til at filtrere dyrenes DNA fra luften:

• En såkaldt vandstøvsuger - som forskerne omtaler som et kæmpe monstrum, der kørte på strøm - hvor DNA i luften blev suget ned i vand (1,7 liter sterilt vand for hver prøve).
• En blæser, som man også bruger til afkøling af computere. Blæseren sugede luft ind over et filter, som så opfangede DNA’et. Forskerne afprøvede den i to størrelser, hvoraf den mindste ikke er meget større end en golfbold.

I alt indsamlede de 40 luftprøver i Zoologisk Have i København med de tre 'støvsugere'. 

»Vi skulle bruge et sted, hvor der er mange forskellige dyrearter, og hvor vi kendte deres placering og antal. Og da vi arbejder på Københavns Universitet, har vi jo nærmest sådan et sted i vores baghave, nemlig Zoologisk Have,« fortæller Kristine Bohmann og uddyber: 

»Det smarte ved Zoologisk Have er, at størstedelen af de dyr, der findes her, ikke findes andre steder i lokalområdet. Så hvis vi for eksempel registrerede DNA fra flamingo, jamen så ville vi vide, at det stammede fra dyrene i den indhegning -  ikke fra Østerbro. Så det var det perfekte sted.«

Forskerholdet testede de tre forskellige støvsugere tre steder i Zoologisk Have; i okapistalden, regnskovshallen og udendørs blandt indhegningerne.

Her er udstyret, de danske forskere brugte til at opfange DNA fra luften. (Foto: Christian Bendix)

I laboratoriet

Efter de havde indsamlet prøverne, besluttede de sig for at lave et nyt laboratorium til at analysere dem. 

»Vi fik ryddet et rum og renset det. Vi tog endda prøver af luften i laboratoriet for at være sikre på, at der ikke var noget dyre-DNA,« siger Christina Lynggard og tilføjer:

»Luft er et udfordrende materiale at arbejde med, fordi luft omringer alting. Det betyder, at risikoen for forurening af vores prøver var stor. Og vi ville gerne sikre, at de arter, vi registrerede, rent faktisk stammede fra Zoologisk Have og ikke fra vores eget laboratorium. Derfor anvendte vi ekstremt strikse miljø-DNA-metoder.«

De fleste af de dyrearter, som forskerne registrerede via luftbårent miljø-DNA, lever i fangenskab i Zoologisk Have. Men ikke dem alle. Forskerne registrerede også DNA fra dyr, der findes uden for Zoologisk Have - som hund, kat, mosegris, halsbåndmus, rotte og rødt egern. Og de registrerede også tre fiskearter, som bliver brugt som føde til dyrene i Zoologisk Have.

Derfor troede de først, at deres prøver var blevet forurenet.

»Da vi så de tre fiskearter i vores resultater, tænkte vi først, om vi så overhovedet kunne stole på vores resultater? Vi ringede til en af medforfatterne på vores studie, Mads Frost Bertelsen, der er zoologisk direktør i Københavns Zoologiske Have og professor på Københavns Universitet, og nævnte, at der måske var forurening af vores prøver,« forklarer Kristine Bohmann.

Men han beroligede dem hurtigt, da han svarede: »Nej, nej, bare rolig. De fisk behandler vi i køkkenet hele tiden og fodrer dyrene med. Det er foderfisk, I har fundet.«

Skal afprøves i naturen

Selvom Philip Francis Thomsen er imponeret over forskernes arbejde, der er et proof-of-concept udført i en zoologisk have, påpeger han, at det selvfølgelig også skal ud og afprøves i naturen. 

»Dér bliver det sjovt. Det næste skridt er for eksempel at gå ud i et naturligt økosystem som regnskoven eller savannen og sætte vildtkameraer op og filtrere luften for DNA og så sammenligne de to metoder. Én af de ting, vi heller ikke ved, er, hvor langt DNA spreder sig i luften. Det bør man også undersøge,« siger Philip Francis Thomsen. 

Og det er præcis, hvad Kristine Bohmann, Christina Lynggaard og resten af forskerholdet bag studiet kaster sig over nu. Kristine Bohmann etablerer nemlig en forskningsgruppe på GLOBE Institute, der skal fokusere på luftbårent miljø-DNA til at kortlægge dyrs tilstedeværelse i naturen. 

Beskytter biodiversiteten

Sideløbende med det danske forskerhold arbejdede engelske forskere fra Queen Mary University of London på et lignende studie i Hamerton Zoo Park.

De to forskerhold kendte intet til hinandens arbejde, men da de blev opmærksomme på det, besluttede de sig for sammen at kontakte det videnskabelige tidsskrift Current Biology, så de to studier kunne blive publiceret side om side.

Det engelske forskerhold brugte en anden metode til at opsamle luftbårent DNA end det danske. I deres over 70 luftprøver fra forskellige steder i parken fandt de DNA fra 25 forskellige dyrearter. 17 var kendte dyr fra parken, mens andre var vilde dyr fra det omkringliggende område.

Et engelsk forskerhold var kommet på samme idé, men udstyret ser lidt anderledes ud. Her er det dingoer, der følger nysgerrigt med i eksperimentet. (Foto: Elizabeth Clare)

De to forskerhold håber nu, at luftbårent DNA kan blive pendanten til dette på landjorden, og at det med yderligere forskning kan blive et stærkt værktøj til at kortlægge dyrs tilstedeværelse. 

Ifølge forskerne kan opfindelsen bruges til at kortlægge dyrearters tilstedeværelse i naturen - for eksempel truede eller invasive arter. 

Og det kan være med til at beskytte vores biodiversitet bedre.

»Nu har vi demonstreret teknikken i zoologiske haver. Nu skal vi skubbe grænserne og ud i naturen og udforske, om den kan bruges til at monitorere dyr i forskellige habitater eller økosystemer. Kan luftbårent DNA både bruges til at kortlægge dyrs tilstedeværelse i både tæt regnskov og mere åbne områder?« siger Kristine Bohmann.

Og hvilke optimeringer af metoden er nødvendige for at kunne det? Når forskerne har fundet ud af det, vil metoden for eksempel kunne bruges til at registrere tilstedeværelsen af truede arter, og det vil bidrage med viden til at optimere naturbevarelsestiltag, forklarer Kristine Bohmann.

»Det håber jeg meget på,« siger hun og tilføjer:

»Det gør mig begejstret. Vi står i en kæmpe biodiversitetskrise, og alle nye værktøjer til at monitorere biodiversitet er kærkomne.« 

Det er Philip Francis Thomsen enig i. 

»Alle de nye miljø-DNA-metoder, der kommer, kan hjælpe os med at forbedre naturovervågningen, for eksempel hvis man vil vide, hvor mange arter der er i et naturområde,« siger han.

»Alt, hvad der kan give os mere viden om truede arters udbredelse, kan i sidste ende hjælpe os med at bevare dem.«