DNA-basierte Instrumente könnten die Wasserüberwachung revolutionieren
Die Wasserqualität ist wesentlich für unser Wohlbefinden. Der Zustand aquatischer Ökosysteme(öffnet in neuem Fenster), darunter Flüsse, Seen und Küstengewässer, wirkt sich direkt auf die menschliche Gesundheit, die gesellschaftliche Entwicklung und das Wirtschaftswachstum aus. Letztlich beruht unsere bloße Existenz auf der Verfügbarkeit sauberen Trinkwassers. In den letzten Jahrzehnten wurden unsere Wasserreserven durch wirtschaftliches und industrielles Wachstum stark beansprucht, was zu einer allgemein niedrigeren Wasserqualität geführt hat. Die Beurteilung der Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf aquatische Ökosysteme ist ein wichtiger Schritt hin zu wirksamen Schutz- und Wiederherstellungsmaßnahmen.
Überwachungsinstrumente der nächsten Generation
Klassische Bewertungsverfahren wie die Beobachtung und Katalogisierung der biologischen Vielfalt, die Probenentnahme sowie die Bestimmung von Organismen können jedoch der Umwelt schaden. Derzeitige Verfahren sind außerdem oft arbeitsintensiv, teuer und langsam. Deshalb könnten DNA-basierte Bestimmungsinstrumente(öffnet in neuem Fenster) das Biomonitoring regelrecht revolutionieren“, bemerkt AquaGen-Projektkoordinatorin Alina Pawlowska vom Unternehmen ID-GENE ecodiagnostics(öffnet in neuem Fenster) in der Schweiz. „Diese Instrumente machen die Entdeckung einer Zielspezies und die Katalogisierung der biologischen Vielfalt einfacher, schneller und kostengünstiger. Beispielsweise ist es jetzt möglich, sämtliche Fischarten eines Sees durch die Analyse der DNA in nur wenigen Litern Wasser zu bestimmen.“ Pawlowska und ihr Team haben erkannt, dass diese Instrumente für Personen im Umweltmanagement komplett zugänglich und verständlich sein müssen, um das Potenzial DNA-basierter Technologie in der Umweltüberwachung vollständig auszuschöpfen. Das Projekt AquaGen will dies erreichen, indem es eine benutzerfreundliche Online-Plattform auf den Markt bringt. Diese Plattform wird Umweltgenomik und Technologien für maschinelles Lernen verbinden, um den ökologischen Status aquatischer Ökosysteme anhand sehr kleiner Proben zu bestimmen. „Das Projekt wurde durch Gespräche mit Fachleuten aus dem Umweltmanagement inspiriert“, erklärt Pawlowska. „Sie zeigten eindeutig großes Interesse am Einsatz neuer Genomikinstrumente(öffnet in neuem Fenster), waren jedoch von der Komplexität abgeschreckt. Deshalb wollten wir eine Plattform aufbauen, die benutzerfreundlich und so gestaltet ist, dass die Ergebnisse einfach zu deuten sind.“
Zukünftige Umwelttechnologie
Ein Hauptziel des viermonatigen EU-finanzierten Projekts war die Bewertung der Machbarkeit der AquaGen-Plattform, sowohl technisch als auch wirtschaftlich. „Die technologischen Aspekte wurden mit mehreren IT-Unternehmen besprochen“, fügt Pawlowska hinzu. „Daraus ergab sich eine technische Beschreibung mit geschätzten Kosten, einer Zeitplanung und potenziellen Dienstanbietern.“ Im Hinblick auf die Kommerzialisierung hat das Projekt die Organisation verschiedener Workshops und Schulungen ermöglicht. Hierdurch konnte das Unternehmen das Modell Software-as-a-Service (SaaS) als beste Geschäftsstrategie auswählen. Dieses Modell beinhaltet regelmäßige, fortlaufende Zahlungen, für die im Gegenzug eine Anwendung genutzt werden kann. „Unsere Machbarkeitsstudien zeigten außerdem, dass die Erstellung der AquaGen-Plattform nicht nur möglich, sondern gar nicht so kostspielig ist“, sagt Pawlowska. „Der Bedarf an innovativen Instrumenten zur Bewertung von Auswirkungen auf die Umwelt wächst.“ Diese Studien betonen auch, wie wichtig es ist, dass DNA-basierte Technologien in die europäischen Umweltvorschriften aufgenommen werden. „Wir glauben fest daran, dass Genomikinstrumente die ideale umweltfreundliche Technologie für die Überwachung des europäischen aquatischen Ökosystems sind“, fügt sie hinzu. „Aufgrund des wachsenden gesellschaftlichen Interesses an Umweltschutz, biologischer Vielfalt und nachhaltiger Entwicklung werden diese Instrumente Kernelemente des zukünftigen Umwelt-Biomonitorings werden. Pionierprojekte wie AquaGen werden an vorderster Front des aufkommenden Marktes für DNA-basiertes Biomonitoring stehen.“
