Biologie Dna in het water verraadt de aanwezigheid van zeldzame vissoorten. Bijvoorbeeld rivierprik en paling in de haarvaten van een Drents beekdal. Daar vangen biologen „de cellen die zijn losgekomen uit de darmbekleding”.
Water bevat dna van de organismen die erin leven.
‘Oi, het water staat vandaag wel héél hoog”, zegt David Ekkers opgewekt. De moleculair ecoloog van Waardenburg Ecology staat midden in het Gasterense Diep, een van de bovenlopen van de Drentsche Aa. Het water komt bijna tot de rand van zijn okselhoge waadbroek. Ekkers houdt zijn armen in de hoogte om ze nog even uit het koude water te houden. Maar nu moet hij er toch aan geloven: hij moet bukken om onder het bruggetje te komen. En dan moet hij daar, twee decimeter onder het wateroppervlak, een filtercapsule in een apparaat plaatsen.
Het apparaat is een autosampler: een cassette waarin 24 van deze filtercapsules passen, en die je kunt programmeren om op gezette tijden, dankzij slim gekoppelde motortjes, buisjes en ventielen, een bepaalde hoeveelheid water door één van die filters heen te laten stromen. Daarna wordt de capsule vanzelf weer afgesloten – totdat de onderzoeker hem weer komt ophalen. Het doel: dna uit het water filteren.
Dit is de ‘cutting edge’ van de ontwikkeling van de e-dna-techniek, aldus Ekkers. E-dna, of environmental dna, is erfelijk materiaal dat los in bodem, water en zelfs lucht aanwezig is, en dat verraadt welke organismen erin voorkomen of recent zijn langsgeweest. „Nou ja, niet echt lós dna”, nuanceert de onderzoeker meteen, nadat hij soepel via de steile oever weer uit het water is geklommen. „Het gaat in dit geval om losse cellen of celonderdelen die in het water zweven. Echt los dna is zo klein dat het direct door het filter heen gaat.”
Het celmateriaal komt van de planten, dieren en micro-organismen die in dit stroompje leven. Ekkers’ project richt zich op drie soorten vissen: paling, rivierprik en blankvoorn. De eerste twee zijn zeldzaam, en trekken in de loop van hun leven van zoet naar zout water of andersom. De laatste is algemeen en leeft jaarrond in dit bekensysteem. Die dient als referentie. „Het e-dna dat deze vissen achterlaten, komt vooral uit hun poep”, licht de bioloog toe. „We vangen in dit filter de cellen die zijn losgekomen uit de darmbekleding.”
E-dna heeft een aantal voordelen ten opzichte van andere manieren van monitoren, benadrukt Ekkers. „Het is relatief goedkoop, je hoeft er geen dieren voor te vangen, en de techniek is gevoelig genoeg om ook zeldzame soorten aan te tonen. Met andere methoden, zoals vangen met fuiken, heb je een grote kans dat je zeldzame soorten mist.” Zo zijn in de afgelopen jaren met e-dna al zeldzame vissoorten aangetroffen op nieuwe plekken, waaronder de beekdonderpad in de Brabantse Dommel en de grote modderkruiper in Vlaanderen.
Maar er zitten ook beperkingen aan de techniek, merkt Ekkers op. „Vanwege stroming is de plek van de vissen soms moeilijk te herleiden. En je krijgt geen informatie over de leeftijdsopbouw van vispopulaties.” Bij de rivierprik is er nog een extra complicatie: de jonge vissen leven diep weggedoken in de modder – én in hooguit een paar kilometer van dit beekdal. Ekkers: „Dit is de enige overgebleven paailocatie voor rivierprikken in Noord-Nederland.”
Waardenburg Ecology werkt hier samen met ecoloog Peter Paul Schollema van het Waterschap Hunze en Aa’s. Het gaat ze eigenlijk niet om de vissen, benadrukt Ekkers. „Ja, op de lange termijn natuurlijk wel. Maar dit is nu vooral een pilotproject voor de volgende stap in de e-dna-techniek: dat je op één plek automatisch een serie monsters kunt nemen, over langere tijdsperioden. Of juist tegelijkertijd op verschillende plekken langs een rivierloop.” Dan kun je de dynamiek van deze trekkende vissoorten gaan onderzoeken, legt hij uit. Wanneer zijn ze precies in een bepaald gebied? Hoe snel zwemmen ze erdoorheen? En uiteindelijk ook: in welke aantallen? „Dan wordt het echt interessant.”
Voordat het zover is, zijn er nog heel wat hordes te nemen. Ekkers vertelt erover terwijl hij uit zijn auto een aantal spullen tevoorschijn haalt en klaarzet. Daarmee gaat hij zometeen een liter beekwater filteren. Dat dient als controle voor de meting die hij op ditzelfde moment óók laat uitvoeren door de autosampler onder de brug.
„Een van die hordes is dat we niet altijd weten hoe lang het dna in het water aantoonbaar blijft”, vertelt hij. „Soms verdunt het heel snel, of het wordt afgebroken, afhankelijk van de omstandigheden. En hoeveel dna de vissen precies afgeven, hangt ook af van de soort en van hun activiteit. Op zit moment zwemmen er bijvoorbeeld geen rivierprikken door de beek, maar zitten ze allemaal diep weggedoken in de modder. Ja, ook dan geven ze dna af. Wij proberen hier nu te kijken hoeveel we daarvan kunnen oppikken.”
De Europese paling of aal (links) en de rivierprik.
Waterschap Hunze en Aa’s monitort de jonge rivierprikken op andere momenten ook ‘fysiek’, met een speciale happer waarmee je modder naar boven haalt. Dat gebeurt in samenwerking met Wageningen Marine Research, als onderdeel van de verplichte monitoring voor dit Natura 2000-gebied.
Een andere horde met het e-dna-onderzoek is de detectiedrempel: hoeveel dna je nodig hebt om de soort te kunnen aantonen. Die drempel is afhankelijk van verschillende factoren: de soort, het jaargetijde, de temperatuur en stoffen in het water die de dna-analyse bemoeilijken. Ekkers: „Maar ook de vloeistoffen die je gebruikt om je monster mee te bewerken en in te bewaren. En de gebruikte dna-techniek. Wij onderzoeken nu het effect van al die factoren. En we proberen op allerlei manieren het dna van de doelsoort te concentreren om zo die detectiedrempel omlaag te krijgen.”
En in dit deelexperiment, met de autosamplers, wil Ekkers uitvinden of er verschil zit tussen wat die filters opleveren in de loop van een seizoen, en wat je ‘vangt’ als je ter plekke een monster neemt en meteen analyseert in het lab. „Stel dat ik zo’n autosampler ergens een paar maanden laat staan”, zegt Ekkers, „dan hangt zo’n filtercassette al die tijd in die beek. Hoe verandert dat je meetresultaten, ten opzichte van een monster dat ik meteen analyseer? Dat gaan we nu uitzoeken, zodat we de gegevens uit zo’n autosampler later goed kunnen interpreteren.”
Opeens breekt de zon door. De oude eiken van de Drentsche Aa laten hun vlammendste herfstkleuren zien. Het beekje kronkelt ertussendoor als in een schilderij. „Een van de best bewaarde beekdalen van Nederland”, merkt Ekkers op.
Hij filtert intussen een liter beekwater met behulp van een stok met een zuigslang en een pompje – een constructie die hij zelf in elkaar heeft geknutseld. Aan die zuigslang hangt eenzelfde filtercapsule als die hij eerder in de autosampler plaatste. De capsules zijn ontworpen door Sylphium, een start-up vanuit de Rijksuniversiteit Groningen. De autosampler heeft Ekkers zelf bedacht, en gebouwd samen met twee vrienden die handig zijn in programmeren en elektrotechniek. „Dat technische stukje vind ik heel leuk”, zegt hij. „Nadenken over wat je precies wilt weten en meten, en dat dan voor elkaar krijgen met zo eenvoudig mogelijke middelen.”
Maar het moet geen doel op zich worden, benadrukt hij. „Ik ben en blijf bioloog. Waar het mij om gaat, is dat we deze technieken steeds verder verfijnen om de natuur steeds beter te kunnen monitoren. En dát heb je weer nodig om deze soorten en hun leefgebieden beter te kunnen beschermen.”
Zo, de liter beekwater is gefilterd. Ekkers schroeft de filtercapsule van de slang af. Die gaat mee naar het lab. Ook de andere spullen gaan weer terug in de auto. Op naar de volgende locatie: een kilometer stroomopwaarts gaat hij straks de hele exercitie herhalen. Hij is benieuwd welke concentraties e-dna hij daar zal aantreffen, dichter bij de ‘bronpopulatie’ van de rivierprikken.
„Wat wij uiteindelijk willen, is een betrouwbare en schaalbare techniek ontwikkelen”, besluit hij. Een techniek die relatief makkelijk en betaalbaar op grotere schaal gebruikt kan worden, bedoelt hij daarmee. „Daarmee kunnen onderzoekers, natuurorganisaties en waterschappen straks zelf gaan uitzoeken waar de bottlenecks zitten in de vismigratie, en die dan zo goed mogelijk verhelpen.”
De rivierprik (Lampreta fluviatilis) staat op de Rode Lijst. Hij behoort tot de zogeheten kaakloze vissen, die al zo’n 500 miljoen jaar geleden zijn afgesplitst van de andere gewervelde dieren. In plaats van kaken hebben ze een ronde schijf met tandjes erin, waarmee ze zich kunnen vastzuigen aan oppervlakken óf aan andere vissen. Als larve leven ze in kleine beken. Na een paar jaar trekken ze naar zee, waar ze parasiteren op de lichaamssappen van andere vissen. Eenmaal volwassen zwemmen ze terug naar de beken, waar ze paaien en sterven.
De Europese paling of aal (Anguilla anguilla) staat wereldwijd op de Rode Lijst, maar niet in Europa, omdat hij zich hier niet voortplant. Wel heeft Europa een Aalbeheerplan, waar Nederland ook aan meedoet. De vissen paaien in de Sargassozee, aan de overkant van de Atlantische Oceaan. De larven laten zich zo’n drie jaar meedrijven met zeestromingen. Eenmaal in Europa zwemmen ze landinwaarts, om op te groeien in zoetwater. Zodra ze geslachtsrijp zijn, zwemmen ze terug naar de Sargassozee om te paaien en te sterven.
Nederland kent nog meer trekvissen, waaronder zalm, steur en zeeforel. Al deze soorten zijn in de afgelopen eeuw sterk achteruitgegaan. Deels door vervuiling en habitatverlies (het rechttrekken en bedijken van beken en rivieren), maar ook doordat dammen, sluizen en gemalen de trekroutes blokkeren. Op sommige plekken worden daarom nu vispassages aangelegd. E-dna kan helpen aantonen of die ook echt werken, en waar de vissen eventueel andere ‘bottlenecks’ tegenkomen.
Op de hoogte van kleine ontdekkingen, wilde theorieën, onverwachte inzichten en alles daar tussenin
NIEUW: Geef dit artikel cadeauAls NRC-abonnee kun je elke maand 10 artikelen cadeau geven aan iemand zonder NRC-abonnement. De ontvanger kan het artikel direct lezen, zonder betaalmuur.
Source: NRC