Touristen fischen Wal-DNA aus dem Meerwasser
„Das ist das coolste Projekt überhaupt!“ – Wenn Bettina Thalinger von ihrer Forschung mit Walen erzählt, leuchten ihre Augen auf. Die Biologin leitet seit Kurzem eine Arbeitsgruppe für Biodiversitätsforschung am WasserCluster Lunz in Niederösterreich. Das vom Wissenschaftsfonds FWF geförderte eWHALE-Projekt koordiniert sie allerdings noch am Forschungsbereich für Angewandte Tierökologie an der Universität Innsbruck.
Mit eWHALE wollen die Forscherin und ihr Team mehr über die Wale in den Meeren und Ozeanen rund um Europa herausfinden – insbesondere, wo sie sich aufhalten, wovon sie sich ernähren und wie sich die Populationen entwickeln. Damit liefern sie Datengrundlagen, die zum Schutz der Tiere beitragen sollen. Der Trick dabei: Die Forschenden holen sich Hilfe von tierbegeisterten Tourist:innen, die im Mittelmeer und im Atlantik auf Bootstouren unterwegs sind, um Wale zu beobachten.
Ein Kübel voll Wissen
„In der Theorie ist es wirklich einfach“, erklärt Thalinger. „Die Leute auf einem Whale-Watching-Boot schöpfen einen Kübel Meerwasser und filtern das Wasser dann durch einen feinen Filter, auf dem die ganze Umwelt-DNA – eDNA auf Englisch – hängen bleibt.“ Diese Umwelt-DNA ist der Schatz, den Thalinger und ihre Kolleg:innen im Molekularlabor weiter bearbeiten.
Der genetische Code jedes Lebewesens ist in der Form von DNA in jeder Zelle enthalten. Wenn ein Tier nun zum Beispiel Zellen über die Haut, im Atem oder anderweitig ausscheidet, landet die DNA in der Umwelt. Ein Kübel Meerwasser enthält damit die Umwelt-DNA einer Vielzahl von Lebewesen, darunter auch die von Walen – vorausgesetzt, man kommt halbwegs nahe an sie heran.
eWHALE
Die Artenvielfalt in den Ozeanen ist durch vom Menschen verursachte Bedrohungen stark gefährdet. Die schiere Weite der meisten marinen Lebensräume erschwert das Monitoring und die Erhebung von Daten zur Artenvielfalt als Grundlage für politische Entscheidungen.
Das eWHALE-Projekt wird den Arbeitsablauf bei der eDNA-Probenahme an Bord von Walbeobachtungsplattformen und auf Forschungsschiffen optimieren. Dies ist ein erster Schritt, um das enorme Potenzial des partizipativen Monitorings der marinen Artenvielfalt auszuschöpfen.
„Wir dürfen den Tieren bei den Touren selbstverständlich nicht zu nahe kommen, und sie schon gar nicht berühren“, betont Thalinger. Wenn ein Wal taucht, hinterlässt er einen Flossenabdruck an der Wasseroberfläche, die innerhalb des Abdrucks stiller ist als rundherum. Der Abdruck kann länger als eine halbe Minute deutlich im Wasser zu erkennen sein. Dort können die Forschenden und ihre Helfer:innen dann mit den Booten hinfahren und Proben nehmen, ohne die Meeresbewohner zu stören.
„So einfach wie in der Theorie ist das aber leider nicht immer“, fügt Thalinger hinzu, lacht und schildert Praxiserfahrungen: „Waren Sie schon einmal komplett seekrank bei einer Walbeobachtungstour in Island und mussten dabei Leute auf einem wankenden Boot in der kontaminationsfreien eDNA-Probennahme einschulen?“
Populationsgenetik-Studien durch eDNA
Trotz kleiner Herausforderungen ist das Projekt bisher ein Erfolg. Das internationale Forschungsteam aus Österreich, Island, Italien, Portugal, Frankreich, Irland und Norwegen konnte zeigen, dass geschulte Lai:innen effektiv Umwelt-DNA aus dem Meer sammeln können. Begleitend füllen die Citizen-Scientists vor und nach der Tour Fragebögen aus. Darin wird erhoben, wie sich ihr Verständnis vom Schutz der Meere und deren Biodiversität verändert hat. „Mit über hundert Teilnehmenden in Italien, Island und auf den Azoren konnten wir in diesem Projekt zeigen, dass unser Ansatz funktioniert“, freut sich Thalinger.
Zurück im Labor untersuchen die Forschenden die Umwelt-DNA aus den gesammelten Proben mit verschiedenen molekularbiologischen Methoden: Mit dem sogenannten Metabarcoding kann man feststellen, welche Spezies in den DNA-Spuren in der Probe vertreten sind. Mit populationsgenetischen Ansätzen können die Wissenschaftler:innen auch Verwandtschaftsverhältnisse und die genetische Vielfalt innerhalb einzelner Populationen untersuchen. Letztere ist besonders wichtig für die Resilienz der Population, denn genetische Vielfalt ist Teil der Biodiversität, die Arten dabei hilft, sich an veränderte Umweltbedingungen wie den Klimawandel anzupassen. „Das ist das methodisch Spannendste an dem Projekt, da diese Ansätze mit Umwelt-DNA und Walen noch nie durchgeführt wurden“, erklärt Thalinger.
Großer Roll-out geplant
„Wir konnten Pottwale, Buckelwale, Finnwale, aber auch Delfine und sogar Haie, die mit herkömmlichen Methoden kaum zu erfassen sind, in den Proben nachweisen“, sagt Thalinger. „Derzeit arbeiten wir an der weiteren Auswertung der erhobenen Daten, aber ich kann jetzt schon sagen, dass das Projekt ein voller Erfolg ist. Und ich bekomme laufend Anfragen von Leuten, die bei möglichen Folgeprojekten mithelfen möchten.“
In der Tat plant Thalinger mit ihren Kolleg:innen bereits das nächste Projekt zu Umwelt-DNA im Meer: „Mein Traum wäre es, dieses Programm größer auszurollen. Das eWHALE-Projekt war eine Art große Pilotstudie dafür.“ Zukünftig soll die Zusammenarbeit mit begeisterten Citizen-Scientists europaweit ausgebaut werden. So kann das internationale eWHALE-Team noch großräumiger Daten über Wale und andere Meeresbewohner erfassen und dazu beitragen, die zu den ältesten Tieren zählenden Meeressäuger und ihren Lebensraum zu schützen.
Zur Person
Bettina Thalinger ist Leiterin der Arbeitsgruppe „TRIDENT – Applied Biodiversity Research and Molecular Ecology“ am WasserCluster Lunz – einem in Österreich ansässigen interuniversitären Zentrum für die Erforschung aquatischer Ökosysteme. Nach dem Studium der Ökologie, Volkswirtschaftslehre und der internationalen Wirtschaftswissenschaften sowie einem PhD in Biologie an der Universität Innsbruck arbeitete Thalinger ebendort als Postdoc zu Umwelt-DNA. Von 2019 bis 2022 führte Thalingers Arbeit sie an die University of Guelph in Kanada. Das länderübergreifende Projekt eWHALE (2023–2026) wird vom Wissenschaftsfonds FWF mit 255.000 Euro gefördert.
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Vom Feld ins Labor
Neben ihrer Forschung zu Umwelt-DNA und Walen arbeitet Bettina Thalinger an der Implementierung neuer Methoden in der angewandten Biodiversitätsforschung für aquatische Ökosysteme. In ihrer Arbeit entwickelt, optimiert und wendet sie DNA-Metabarcoding, populationsgenetische Methoden sowie artspezifische Assays an, um Naturschutz- und Managementmaßnahmen zu unterstützen. Ihre Forschungsprojekte verbinden häufig abenteuerliche Freilandprobenahmen mit Laborarbeiten unter Reinraumbedingungen. Die Einbindung lokaler Interessengruppen und die Verbreitung der Ergebnisse in der Öffentlichkeit sind Eckpfeiler vieler ihrer Projekte.
