eDNA eli ympäristö-DNA luontoselvityksissä: mitä yrityksen on hyvä tietää?
eDNA eli ympäristö-DNA tarjoaa uuden tavan tuottaa tietoa hankealueen lajistosta ja luonnon monimuotoisuudesta. Menetelmä perustuu eliöiden ympäristöönsä jättämiin DNA-jäämiin, joita voidaan kerätä esimerkiksi vedestä ja maaperästä. Näytteitä voidaan ottaa myös sedimentistä, lumesta tai ilmasta.
Ympäristö-DNA:n avulla voidaan selvittää yksittäisen lajin esiintymistä tai kartoittaa laajemman eliöryhmän lajistoa. Menetelmä sopii erityisesti lajeille, joiden löytäminen tavallisessa maastokartoituksessa on vaikeaa. Yhdestä näytteestä voidaan tutkimuksen tavoitteiden ja valitun analyysin mukaan tunnistaa suuri määrä lajeja.
Yrityksille eDNA voi tuottaa arvokasta tietoa luontovaikutusten arviointiin ja maankäytön suunnitteluun. Menetelmää voidaan hyödyntää myös ennallistamishankkeiden seurannassa sekä muussa luonnon monimuotoisuutta koskevassa työssä.
Mitä eDNA eli ympäristö-DNA tarkoittaa?
Ympäristö-DNA:lla eli eDNA:lla tarkoitetaan ympäristöstä, kuten vedestä, maaperästä, sedimentistä, lumesta tai ilmasta, kerätystä näytteestä tutkittavaa DNA:ta. DNA voi olla peräisin eliöistä irronneista soluista, eritteistä, itiöistä tai muusta biologisesta aineksesta.
Näytteestä löytyvän DNA:n perusteella voidaan päätellä, mitä lajeja tutkitussa ympäristössä esiintyy tai on esiintynyt. Kartoittajan ei tarvitse nähdä tai pyydystää eliötä lajintunnistusta varten, koska havainto perustuu ympäristöstä löytyvään löytyvään DNA:han.
Monilla lajiryhmillä on tunnistamiseen soveltuvia DNA-jaksoja, joita voidaan verrata tunnettujen lajien sekvenssejä sisältäviin vertailutietokantoihin. Tunnistustarkkuus riippuu valitusta DNA-alueesta ja vertailutietokannan kattavuudesta.
Menettely muistuttaa viivakoodin lukemista: näytteestä löydetty DNA-jakso yhdistetään tietokannassa olevaan lajikohtaiseen tunnisteeseen.
Miten eDNA-testaus etenee?
eDNA-tutkimus alkaa selvityksen tavoitteen määrittelystä. Aluksi ratkaistaan, etsitäänkö tiettyä lajia vai tarkastellaanko kokonaisen eliöryhmän lajistoa. Tutkimuksen tavoitteena voi olla myös alueen luonnosta muodostettavan kokonaiskuvan täydentäminen.
1. Näytteenotto suunnitellaan tutkimuskysymyksen mukaan
Ympäristö-DNA:ta voidaan kerätä vedestä, maaperästä, sedimentistä, lumesta tai ilmasta. Ympäristönäytteiden rinnalla DNA-analyysissä voidaan hyödyntää eliöiden jättämiä biologisia näytteitä, kuten ulosteita tai puusta kerättyä ainesta menetelmästä riippuen.
Sopiva näyte määräytyy tutkittavan lajin ja sen elinympäristön perusteella: Vedessä elävien eliöiden jälkiä voidaan etsiä vesinäytteistä, kun taas maaperän eliöstöä tutkittaessa DNA kerätään suoraan maasta.
Näytteenoton suunnittelussa on arvioitava, mistä kohdasta näyte kannattaa ottaa ja milloin DNA:n löytyminen on todennäköisintä. Samalla määritetään muut näytteenoton yksityiskohdat kuten näytteen koko ja säilytys analysointia varten. Kaikki valinnat vaikuttavat siihen, millaista DNA:ta näytteestä voidaan myöhemmin löytää.
2. DNA eristetään ympäristönäytteestä
Näyte toimitetaan laboratorioon, jossa sen sisältämä DNA erotetaan muusta aineksesta. Ympäristöstä kerätty DNA esiintyy usein pieninä, hajonneina palasina. Laboratoriomenetelmä valitaan näytteen ominaisuuksien ja tutkimuksen tavoitteen perusteella.
Kaikissa työvaiheissa on ehkäistävä näytteiden saastuminen ulkopuolisella DNA:lla. Huolellinen keräys ja asianmukainen säilytys luovat perustan luotettavalle analyysille.
3. Valitut DNA-jaksot monistetaan ja luetaan
Eristetystä DNA:sta voidaan monistaa haluttuja jaksoja polymeraasiketjureaktion eli PCR:n avulla. Lajikohtaisessa tutkimuksessa monistetaan juuri tutkittavalle lajille tunnusomaista DNA-jaksoa.
Laajempaa lajistoa tutkittaessa voidaan käyttää metaviivakoodausta. Menetelmässä näytteestä tuotetaan suuri määrä sekvenssejä, joiden perusteella voidaan tunnistaa tiettyyn eliöryhmään kuuluvia lajeja.
4. DNA-sekvenssejä verrataan vertailutietokantaan
Näytteestä saadut sekvenssit yhdistetään lajeihin vertaamalla niitä referenssikirjaston tunnettuihin DNA-jaksoihin. Tunnistuksen onnistuminen riippuu siitä, sisältyykö kyseisen lajin DNA-tieto käytössä olevaan kirjastoon.
Kattava ja laadukas vertailutietokanta parantaa tunnistuksen tarkkuutta. Tietokannan puutteiden vuoksi osa havainnoista voi jäädä suku- tai lajiryhmätasolle ja joitakin sekvenssejä ei välttämättä pystytä yhdistämään tunnettuun lajiin lainkaan.
Mitä eDNA-analyysillä voidaan selvittää?
eDNA-tutkimus voidaan kohdentaa yhteen lajiin tai laajempaan lajijoukkoon. Analyysitavan valinta riippuu siitä, millaista tietoa hankkeessa tarvitaan.
| Tutkimuksen tavoite | Menetelmän periaate | Tuloksena saatava tieto |
|---|---|---|
| Yksittäisen lajin tunnistaminen | Näytteestä etsitään kohdelajille ominaista DNA-jaksoa | Tieto lajin DNA:n havaitsemisesta näytteessä |
| Valitun eliöryhmän kartoittaminen | Näytteestä tunnistetaan valittuun eliöryhmään kuuluvaa DNA:ta | Tieto tunnistetuista lajeista tai taksonomisista ryhmistä |
| Lajiston laajempi tarkastelu | Näytteen DNA:ta sekvensoidaan metaviivakoodauksella | Kokonaiskuva näytteestä tunnistetusta lajistosta |
| Alueiden tai ajankohtien seuranta | Näytteenotto toistetaan samalla menetelmällä | Vertailukelpoista tietoa lajistossa tapahtuvista muutoksista |
Lajikohtainen analyysi sopii tilanteeseen, jossa halutaan selvittää ennalta määritellyn lajin esiintymistä. Tutkimuksen kohteeksi voidaan valita esimerkiksi suojeltu tai uhanalainen laji. Sama menetelmä voi auttaa myös haitallisen vieraslajin jäljittämisessä.
Metaviivakoodauksen avulla voidaan tarkastella useiden eri lajien esiintymistä yhdestä, samasta näytteestä. Näytteen keruualue määräytyy tarkasteltavan lajiryhmän mukaan. Tutkimus voidaan kohdistaa esimerkiksi vesistön kalalajistoon tai maaperässä eläviin sieniin. Menetelmä soveltuu myös mikrobien, hyönteisten ja muiden selkärangattomien tarkasteluun.
Missä eDNA:n tarkastelua voidaan hyödyntää?
Ympäristö-DNA soveltuu luonnon tilan kartoittamiseen ja sen muutosten seurantaan. Osana yritysten hankkeita menetelmää voidaan käyttää silloin, kun päätöksenteon tueksi tarvitaan tietoa alueen lajistosta tai valittujen lajien esiintymisestä.
YVA-menettelyt ja hankkeiden luontoselvitykset
Ympäristövaikutusten arviointiin liittyvissä luontoselvityksissä tarvitaan tietoa hankealueen nykytilasta. eDNA voi auttaa tunnistamaan alueella esiintyviä lajeja ja täydentämään maastossa kerättyä aineistoa.
Menetelmää voidaan hyödyntää teollisuus- ja energiahankkeiden yhteydessä. Myös tie- ja ratahankkeissa voidaan tarvita tarkempaa tietoa suunnittelualueen lajistosta. Vesistöihin vaikuttavissa hankkeissa eDNA tarjoaa mahdollisuuden etsiä vedessä elävien lajien geneettisiä jälkiä.
Rakentamisen ja kaavoituksen yhteydessä menetelmä voi täydentää alueelta kerättävää luontotietoa. Näytteenotto voidaan kohdentaa alueisiin, joissa hankkeen vaikutukset luonnonympäristöön ovat mahdollisia. Tulokset auttavat suunnittelemaan jatkoselvityksiä ja arvioimaan vaikutusten merkittävyyttä.
Uhanalaisten ja vaikeasti havaittavien lajien kartoittaminen
Harvinaisen lajin löytäminen maastosta voi vaatia lukuisia käyntejä ja tarkkaa ajoitusta. Yksilö saattaa liikkua laajalla alueella tai esiintyä tutkimuskohteessa vain osan vuodesta. Joidenkin lajien elinympäristö tekee suorasta havainnoinnista erityisen hankalaa.
eDNA-tutkimuksessa lajia etsitään sen jättämän DNA:n perusteella. Menetelmä voi tukea esimerkiksi vesistöissä elävien kalojen ja sammakkoeläinten selvittämistä. Myös nilviäisten sekä muiden vaikeasti havaittavien vesieliöiden esiintymisestä voidaan saada tietoa ympäristönäytteiden avulla.
DNA-havainto voi ohjata tarkempia maastokartoituksia oikeille alueille. Se voi myös auttaa rajaamaan kohteita, joissa lajin mahdollinen esiintyminen vaatii lisätutkimuksia.
Haitallisten vieraslajien seuranta
eDNA mahdollistaa ennalta määritellyn vieraslajin etsimisen ympäristönäytteestä. Kohdennettu analyysi voi tuottaa tietoa lajin DNA:n esiintymisestä jo silloin, kun yksilöitä on vaikea löytää maastosta.
Aikainen havainto tukee torjuntatoimien suunnittelua ja auttaa seuraamaan lajin levinneisyyttä. Kun näytteenotto toistetaan samalla alueella, voidaan tarkastella DNA-havaintojen muuttumista ajan kuluessa.
Ennallistaminen ja ekologinen kompensaatio
Ennallistamistoimien vaikutusten arviointi edellyttää suunnitelmallista seurantaa. eDNA-näytteitä voidaan kerätä ennen toimenpiteiden aloittamista ja myöhemmin projektin edetessä aikana. Näin voidaan tarkastella, millaisia muutoksia valitussa lajistossa tai eliöryhmässä tapahtuu. Ympäristö-DNA voi tukea myös ekologiseen kompensaatioon liittyvää seurantaa.
Luonnon monimuotoisuuden seuranta
Metaviivakoodauksen avulla voidaan tuottaa tietoa useista lajeista tai lajiryhmistä. Menetelmä voi auttaa kuvaamaan vesistön tai kosteikon lajistoa. Maaperästä kerätty näyte kertoo puolestaan siellä esiintyvästä eliöstöstä. Näytteenottoa voidaan hyödyntää myös rakennetussa ympäristössä, kun halutaan tarkastella alueen lajistollista monimuotoisuutta.
Säännöllisesti toistettava näytteenotto tukee vertailua ja ajallisten muutosten seurantaa. Kerättävä aineisto voi auttaa yritystä suunnittelemaan luontotyötään ja seuraamaan biodiversiteettitavoitteiden toteutumista. Tulosten avulla voidaan arvioida myös sitä, millaisia vaikutuksia toteutetuilla toimenpiteillä on ollut.
Millaisia ovat eDNA:n rajoitteet?
eDNA kertoo ensisijaisesti siitä, että tietyn eliön DNA:ta on löytynyt näytteestä. Täten tulos ei sellaisenaan kuitenkaan osoita yksilön tarkkaa sijaintia, ikää, kokoa, sukupuolta tai elinvoimaisuutta. Myöskään metaviivakoodauksessa eri lajeista saatujen sekvenssien määrät eivät yleensä vastaa suoraan lajien yksilömääriä tai todellisia runsaussuhteita.
DNA voi myös kulkeutua alkuperäiseltä lähdealueeltaan, esimerkiksi vesistössä liikkumiseen vaikuttavat virtaukset. DNA:n säilyminen riippuu ympäristön olosuhteista, kuten lämpötilasta ja auringonvalosta. Havainto on tämän vuoksi suhteutettava näytteenottopaikan ominaisuuksiin. DNA:n määrä näytteessä ei myöskään suoraan kerro alueella olevien yksilöiden lukumäärää.
Lisäksi vertailutietokantojen kattavuus vaikuttaa tulokseen. Laji voidaan tunnistaa luotettavasti vain silloin, kun tietokannassa on riittävän laadukas vertailusekvenssi.
Näytteeseen voi päätyä ulkopuolista DNA:ta jo maastossa, mikäli keräysprosessi suoritetaan huolimattomasti. Saastumista voi tapahtua myös käsittelyn ja kuljetuksen aikana tai myöhemmin laboratoriossa, mutta sitä voidaan hallita kontrollinäytteillä.
Korvaako eDNA perinteiset luontoselvitykset?
eDNA ja perinteiset maastohavainnot vastaavat erilaisiin tutkimuskysymyksiin. DNA-analyysi tuottaa nimenomaisesti tietoa geneettisen aineksen esiintymisestä näytteessä.
Maastokartoituksessa lajia voidaan tarkastella sen omassa elinympäristössä. Havainnoinnin avulla saadaan tietoa siitä, miten yksilö käyttäytyy ja millaisia ominaisuuksia sillä on. Samalla voidaan arvioida lajin käyttämää elinympäristöä ja ympäröivän alueen ekologista rakennetta.
Ympäristö-DNA:ta tulee täten ennemmin kohdella työkaluna osana laajempaa luontoselvitysten kokonaisuutta. DNA-näytteiden tuloksia voidaan täydentää tavallisilla lajikartoituksilla ja elinympäristöjen arvioinnilla.
Menetelmäkokonaisuus valitaan ja yksilöidään aina hankkeen vaikutusten, tutkittavien lajien ja tarvittavan tiedon perusteella. Perinteisemmin menetelmin maastosta kerätty tieto auttaa ymmärtämään syvällisemmin, miten DNA:sta havaittu laji esiintyy ja käyttäytyy tutkimusalueella.
Mitä liiketoimintahyötyä eDNA voi tuoda?
eDNA keventää maastossa tehtävää näytteenottoa, sillä näytteiden kerääminen voidaan usein toteuttaa rajatuilla maastokäynneillä ilman eliöiden pyydystämistä tai käsittelyä. Tutkimus aiheuttaa vain vähän häiriötä selvityksen kohteena olevassa ympäristössä sekä saattaa vaatia vähemmän maastotyötunteja verrattuna perinteiseen luontokartoittamiseen.
eDNA voi auttaa yrityksiä kohdentamaan luontotyötään. DNA-havaintojen perusteella voidaan tunnistaa alueita, joihin tarvitaan yksityiskohtaisempia maastokartoituksia.
Miten yritys voi hyödyntää eDNA:ta?
eDNA-menetelmää harkitsevan yrityksen kannattaa aloittaa määrittelemällä, mihin päätökseen tai selvitysvelvollisuuteen tietoa tarvitaan. Tavoitteena voi olla tietyn lajin esiintymisen selvittäminen. Joissakin hankkeissa tarvitaan laajempaa tietoa alueen lajistosta, kun taas pitkäaikaisessa seurannassa huomio kohdistuu toteutettujen luontotoimien vaikutuksiin.
Seuraavaksi arvioidaan, soveltuuko ympäristö-DNA:n tarkastelu menetelmäksi kyseiseen ympäristöön ja tutkittavalle lajiryhmälle. Samalla suunnitellaan, millä muilla selvitysmenetelmillä aineistoa täydennetään.
eDNA-tutkimus voi auttaa tunnistamaan hankkeen kannalta olennaisia lajeja ja suuntaamaan maastotyötä alueille, joilta tarvitaan tarkempaa tietoa. Menetelmällä voidaan esimerkiksi täydentää YVA-menettelyn yhteydessä kerättyä luontotietoa.
Miten Ecobio voi auttaa luontoselvitysten tekemisessä?
Ecobio tarjoaa monipuolisia ratkaisuja luontovaikutusten arviointiin osana hankkeita aina perinteisistä luontoselvityksistä uusimpiin menetelmiin. Tarjoamme myös asiantuntijatukea luvitusprosesseihin, YVA-selvityksiin sekä moneen muuhun vastuullisen liiketoiminnan osa-alueeseen liittyen!
Mikäli luontotyö on ajankohtaista tai kiinnostuit aiheesta, voit tutustua palveluihimme tai olla yhteydessä asiantuntijoihimme!