Uutiskirjeen etusivulle

Vesistöjen tilan seurantaan kehitetään uusia DNA-pohjaisia menetelmiä

Molekyylibiologisia menetelmiä voidaan käyttää myös vesistöjen ekologisen tilan ja monimuotoisuuden seurantaan. Juuri käynnistyneessä hankkeessa saadaan uutta tietoa erityisesti kasvi- ja eläinplanktonin, piilevien ja pohjaeläinten DNA-pohjaisten aineistojen tämänhetkisestä käytettävyydestä ja tulevaisuuden kehitystarpeista.

EU-direktiivien toimeenpano edellyttää vesiekosysteemien biologisten laatutekijöiden runsauden, yhteisöjen lajikoostumuksen ja toiminnallisen monimuotoisuuden kuvausta ja seurantaa järvissä, virtavesissä ja Itämeressä.

Perinteisesti seuranta-aineistojen mikroskooppianalyysit vaativat pitkää kokemusta ja hyvää lajintunnistustaitoa. Näytteiden analysointi on aikaa vievää ja kallista, ja monien lajien tunnistaminen on hankalaa. Perinteisten menetelmien tueksi tarvitaankin uusia menetelmiä.

Uudessa eDNA-monitor-hankkeessa kehitetään molekyylibiologisten menetelmien hyödyntämistä eri eliöyhteisöjen seurannoissa pohjaeliöstöstä planktoniin vedenalaisen luonnon monimuotoisuuden selvittämiseksi.

DNA-menetelmä vesieliöiden seurannassa

DNA-pohjaisilla molekyylibiologisilla menetelmillä on mahdollista täydentää, uudistaa ja tehostaa ympäristön tilan seurantaa. Näytteissä olevien eliöiden tiettyjen geenien DNA eristetään, monistetaan ja sekvensoidaan eli määritetään emästen tarkka järjestys tutkittavissa geeneissä. Saatuja sekvenssejä verrataan tietokantoihin tallennettuihin vertailusekvensseihin, joiden avulla näytteissä olevat organismit tunnistetaan.

Hankkeessa hyödynnetään SYKEn avoimeen Hertta-tietokantaan tallennettuja, perinteisin menetelmin tuotettuja seurantatietoja, joita verrataan DNA-menetelmällä saatuihin tuloksiin. Erityisen kiinnostavaa on arvioida, päädytäänkö perinteisillä ja DNA-menetelmällä samaan johtopäätökseen vesistöjen ekologisesta tilasta.

Kun DNA-menetelmien toimivuudesta on saatu riittävästi näyttöä, ne voidaan ottaa rutiininomaiseen käyttöön täydentämään ja jossain tapauksissa jopa korvaamaan perinteisiä analyysimenetelmiä.

Ympäristönäytteiden DNA-menetelmä mahdollistaa myös vesistöjen tila-arvioinnin ulkopuolelle jäävien eliöryhmien, kuten bakteeriplanktonin, alkueläinten ja sisävesien eläinplanktonin paremman seurannan ja monimuotoisuuden tarkastelun. Näin saadaan parempi kokonaiskuva vedenalaisen luonnon monimuotoisuudesta.

Korvaako DNA-menetelmä perinteiset menetelmät?

Tällä hetkellä DNA-menetelmien laajamittaista ja rutiininomaista käyttöönottoa rajoittavat menetelmien jatkuva kehitystyö, standardisoitujen menetelmien puute sekä tietokannoista puuttuvat vertailusekvenssit. Vertailusekvenssitietokannat kuitenkin täydentyvät koko ajan, mikä jatkossa helpottaa eliöiden tunnistamista molekyylibiologisilla menetelmillä.

Vesistöjen ekologisen tilan arviointi edellyttää lajien määrällisen runsauden tarkastelua, mutta toistaiseksi DNA-menetelmällä voidaan selvittää ainoastaan lajien suhteellisia osuuksia. Eliöiden absoluuttisen runsauden määritykseen on kuitenkin kehitteillä ratkaisuja.

DNA-menetelmien hyödyntäminen vesistöjen tilan ja monimuotoisuuden arvioinnissa (eDNA-monitor)

Suomen ympäristökeskuksen kaksi ja puoli vuotta kestävää eDNA-monitor-hanketta rahoittaa ympäristöministeriön uusi luonnon monimuotoisuuden seurannan BIOMON-tutkimusohjelma.

Hankkeessa on mukana lajintunnistuksen, nykyisten seurantamenetelmien, molekyylibiologian ja bioinformatiikan asiantuntijoita.

Kirjoittajat:

Tutkija Kristiina Vuorio, Suomen ympäristökeskus SYKE, etunimi.sukunimi@syke.fi

Tutkija Tiina Laamanen, Suomen ympäristökeskus SYKE, etunimi.sukunimi@syke.fi

Erikoistutkija Sirpa Lehtinen, Suomen ympäristökeskus SYKE, etunimi.sukunimi@syke.fi

Erikoistutkija Veera Norros, Suomen ympäristökeskus SYKE, etunimi.sukunimi@syke.fi

Erikoistutkija Jukka Aroviita, Suomen ympäristökeskus SYKE, etunimi.sukunimi@syke.fi

Linkkejä:

DNA-menetelmien hyödyntäminen vesistöjen tilan ja monimuotoisuuden arvioinnissa (eDNA-monitor)

Kansallinen tiekartta eDNA:n ja muiden molekyylibiologisten seurantamenetelmien tehokkaan, luotettavan ja rutiininomaisen käyttöönoton eri vaiheista (eDNA-tiekartta)

Geneettiset menetelmät kasviplanktonseurantaan (GeMeKa)

Kasviplanktonin ja muiden mikrobien monimuotoisuus ja vesien tummumisen vaikutus – MiDAS

DNAqua-net

Artikkelikuva:

DNA-näytteitä käsiteltäessä on työskenneltävä steriilisti. Kuva: Ilkka Lastumäki, SYKE.