Treffen Sie den Riff-Experten, der Umweltzeitkapseln sammelt | Smithsonian-Stimmen | Nationalmuseum für Naturgeschichte

Treffen Sie den Riff-Experten beim Sammeln von Umweltzeitkapseln

Wenn der Sommer immer fester wird, darf man sich auf eines freuen: Urlaub. Aber der tropische Inselurlaub einer Person kann manchmal der Ort der Feldforschung einer anderen Person sein.

In diesem „Meet a SI-entist“ teilt Chris Meyer, Zoologe für Wirbellose und Molluskenkurator am Smithsonian National Museum of Natural History, wie ein typischer Tag der Feldforschung in den Tropen aussieht und erklärt, wie mariner DNA-„Staub“ revolutionieren kann Biodiversitätsforschung.

Was hat Sie dazu bewogen, Weichtiere wie Muscheln, Miesmuscheln und Meeresschnecken zu studieren?

Als Kind habe ich alles gesammelt – sogar Sand von verschiedenen Stränden. Ich hatte also immer ein Sammlergen, als ich aufwuchs. Aber im College hatte ich eine wirklich schwere Zeit mit Biologie, bis ich anfing, Paläontologie in der Geologie-Abteilung zu lernen, wo alles klickte. Zu sehen, wie Veränderungen im Laufe der Zeit ein roter Faden der Evolution waren, machte plötzlich Sinn. Es hat mich auf den Weg gebracht, Forschungsfragen wie das Warum und Wie zu stellen.

Ich hatte das Glück, viele Professoren zu haben, die meine Interessen förderten. Einer schlug vor, ein Stipendium zu machen, um zu untersuchen, warum Kaurimuscheln so gefärbt sind, wie sie sind. Ich habe mich für diese Muscheln entschieden, weil sie von sehr unterschiedlichen Meeresschnecken hergestellt werden, die normalerweise in den Tropen vorkommen. Sie sind auch eines der ersten Naturobjekte, die Menschen gesammelt haben. Diese Recherche führte mich zu vielen Inselgemeinden im gesamten Indo-Pazifik, wo ich Menschen traf, die genauso leidenschaftlich am Sammeln waren wie ich. Egal wohin ich ging, ich konnte immer einen Muschelsammler finden, der wusste, wo man Kaurischnecken findet.

Während meiner Promotion wollte ich einen Stammbaum der Kaurischnecken erstellen, um besser zu verstehen, wie sich ihre Vielfalt entwickelt hat. Aber ich brauchte DNA von den Kaurischnecken, nicht nur von ihren Schalen. Jeder sagte mir, dass es zu schwierig sein würde, diese DNA von so vielen Arten zu sammeln, aber ich habe es geschafft. Dabei wurde mir klar, wenn wir die DNA aller Kaurischnecken inventarisieren können, können wir es für alles tun. Von da an schneite es im Grunde.

Wie sieht ein typischer Tag der Bestandsaufnahme von Meereslebewesen aus?

Im Moment ist das große Projekt, das ich leite, das Global Autonomous Reef Monitoring Structures (ARMS)-Programm. Wir platzieren abnehmbare PVC-Stapel auf dem Meeresboden, wo sie wie kleine Wetterstationen stehen. Wir holen sie wieder ab, nachdem sie den „Geschmack“ der Seite gesammelt haben. ARMS sind biologische Monitore für die Umwelt.

Wenn die Sonne aufgeht, gehen wir normalerweise aufs Wasser, wo wir etwa eine Stunde lang tauchen, um an jedem Ort ARMS zu erholen. Danach bringen wir sie zurück an Land, wo wir alle eingezogenen Tiere und Organismen identifizieren oder charakterisieren.

Es ist ein langer und aufwendiger Prozess, denn wir wollen Vielfalt dokumentieren, aber nicht zu viel sammeln. Wir sind uns bewusst, dass wir nur das nehmen, was wir brauchen, und die Kreaturen, die wir nicht benutzen, dorthin zurückbringen, wo wir sie haben.

Ziel ist es, eine Standardmethode zu schaffen, um Veränderungen in Meeresgemeinschaften im Laufe der Zeit zu überwachen, die ansonsten schwer zu messen sind. Dazu nehmen wir repräsentative DNA-Proben aller Arten und erstellen einen Rosetta-Stein, um genetische Sequenzen in Artnamen zu übersetzen und Wissen über die Biodiversität aufzubauen.

Eines der anderen Dinge, an denen Sie arbeiten, wird Umwelt-DNA oder eDNA genannt. Was ist eDNA und warum ist es sinnvoll, sie zu studieren?

Eine der Arten, wie ich eDNA erkläre, ist, dass sie wie Staub ist. Der meiste Staub in Ihrem Haus oder Ihrer Umgebung wird von Kreaturen wie Ihnen abgegeben. Alle Kreaturen im Wasser tun das auch mit DNA. Wir können dieses Wasser filtern und die DNA analysieren, um Arten zu bestimmen, die zum Zeitpunkt der Probenahme in der Nähe waren – alles ohne die Tiere direkt zu stören. Wir können die Proben auch als Zeitkapseln der gesamten DNA in einer Umgebung archivieren, was der nächsten Generation von Verwaltern und Wissenschaftlern die Möglichkeit gibt, die Biodiversität sowohl in der Gegenwart als auch in der Vergangenheit zu untersuchen, wenn neue Werkzeuge oder Fragen auftauchen.

Aber verschiedene Arten haben unterschiedliche Ausscheidungsraten, daher müssen wir herausfinden, wie sich diese Raten auf unsere Ergebnisse auswirken. Es gibt auch gute wissenschaftliche Erkenntnisse darüber, wie schnell DNA basierend auf Temperatur und ultravioletter Lichteinwirkung abgebaut wird. Wir verstehen immer besser, was genau wir daraus ableiten können, wie die DNA eindringt, wie sie sich bewegt und wie lange sie in der Umwelt überdauert.

Im Allgemeinen müssen wir standardisieren, wie wir diese Ökosysteme mit eDNA überwachen. Wir wollen Wege finden, um eDNA-Signale zu erfassen, die empfindlich auf Veränderungen reagieren, und wir wollen in der Lage sein, Ergebnisse über Raum und Zeit hinweg zu vergleichen.

Wie passt die eDNA-Probenahme in die Sammlungen des Naturkundemuseums?

Nun, mir geht es darum, die Sammlung des Nationalmuseums für Naturgeschichte auf neue Weise zu erschließen und ihre Nutzungsmöglichkeiten zu erweitern. Durch die Sequenzierung der Sammlungen können wir einen Schlüssel zu allem Wissen über eine Art liefern. Wenn wir strategisch vorgehen, wie und wo wir jetzt sammeln, werden unsere Sammlungen zu entscheidenden Ankerpunkten für die Bewertung des Artenwandels in der Zukunft.

Deshalb ist die neue Ocean DNA Initiative des Smithsonian so spannend. Dieses Programm führt verschiedene Fäden des Museums für eine gemeinsame Sache zusammen: die Verwendung von DNA, um Veränderungen in Meeresgemeinschaften zu verfolgen. Wir arbeiten daran, die Vielfalt in US-Gewässern und darüber hinaus zu erfassen. Anhand dieser Bewertungen können wir dann herausfinden, welche Orte für den Naturschutz am wichtigsten sind und wie sich der Klimawandel auf verschiedene Arten auswirkt.

Ich kann mir keinen besseren Zeitpunkt für Biodiversitätsforschung vorstellen als jetzt. Wenn wir dies richtig machen, wird unsere Bibliothek Jahrhunderte überdauern und von allen zukünftigen Generationen genutzt werden.

Treffen Sie einen SI-Entist: Das Smithsonian ist so viel mehr als seine weltberühmten Exponate und Artefakte. Es ist ein Zentrum wissenschaftlicher Forschung für Hunderte von Forschern aus der ganzen Welt. Einmal im Monat stellen wir Ihnen einen Wissenschaftler der Smithsonian Institution (oder SI-Mitarbeiter) und die faszinierende Arbeit vor, die sie hinter den Kulissen des National Museum of Natural History leisten.

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