Miljö-dna – övervakningsmetoder för främmande arter i vattenmiljöer

Det finns ständigt risk för att nya arter kan introduceras i akvatisk miljö, både avsiktligt och oavsiktligt. Miljöövervakningen är normalt inte designad att effektivt kunna upptäcka främmande arter. En effektivare metod är att man ”letar” dels efter arter som bedömts vara invasiva och dels på platser där risken för införsel är stor, som i hamnar och dammar.

Miljö-dna-metoder har en stor potential för att tidigt upptäcka en svag dna-signal som kan ge en varning om en pågående invasion. På så sätt kan man snabbt bedöma riskerna och begränsa utbredningen – inte minst i sjöar, dammar, vattendrag och kanalsystem. Då en art väl har etablerat sig är det ofta för sent om inte väldigt stora resurser ska sättas in.

Bestämmelser driver utvecklingen

Havs- och vattenmyndigheten och Naturvårdsverket håller på att genomföra EU:s förordning om invasiva främmande arter från 2015. Detta innebär att vi ska övervaka deras förekomst och spridning men även kunna upptäcka nya arter för landet. I tillägg ska enligt havsmiljöförordningen övervaka främmande arter för Östersjön och Nordsjön och bedöma hur många arter som introduceras i ett havsområde vart sjätte år.

I och med detta kommer det ställas större krav på att upptäcka förekomst av nya invasiva främmande arter och i de fall de förekommer kommer de behöva hanteras. Genom övervakning ska man i första hand förebygga att nya invasiva främmande arter som knackar på dörren genom att se förutse vilka risker de medför och var de förväntas komma in. Genom att upptäcka arter kan man effektivare larma och sätta in kostnadseffektiva åtgärder. För detta krävs en övervakning designad specifikt för främmande arter och här kan miljö-dna var mycket effektivt.

Forskning om DNA-metoder inom miljöövervakning

Åtta forskningsprojekt har fått bidrag för att under 2019-2021 utveckla DNA-metoder som kan användas inom den nationella miljöövervakningen. Detta efter en utlysning från Naturvårdsverket och Havs- och vattenmyndigheten 2018.

Effektiv metod som kräver hög kompetens

Att inventera arter och artbestämma den är tidsödande och kräver stor expertis. Genetiska metoder kan hjälpa oss att tidigt och med hög precision se vilka organismer som finns i miljön. Idag är det svårt att hitta just taxonomer som är de experter som kan skilja mellan olika arter. Deras roll är mycket viktig för att bygga upp ett referensbibliotek över artspecifika dna-sekvenser.

Användandet av miljö-dna (e-dna) har det sista decenniet gjort en accelererande utveckling så att man bara genom några vattendroppar från ett filtrerat vatten prov kan hitta spår av den nanometerstora dna-molekylen. Dna-molekylen som fångats upp i provet måste amplifieras genom polymeraskedjereaktion, eller PCR-metoden, så att en specifik genetisk markarör, eller dna-streckkod, kan identifiera om dna-sekvensen till hör en speciell art eller vilken artsammansättning som finns i vattnet.

Provtagningen och analysen kan vara betydligt mer effektiv än med traditionella undersökningsmetoder där man samlar in levande exemplar av organismer genom sedimentproppar, sedimenthugg, vattenprover, burar, ryssjor och nät. De flesta vattenlevande djur sprids med larver eller yngel. Och just larver från djur är väldigt svåra att skilja som art, medan det är betydligt enklare att artbestämma fiskyngel och växtplankton.

Tester och utvärderingar

Havs- och vattenmyndigheten har de sista åren jobbat med att utveckla metoder för övervakning i marin miljö genom programmet ”Främmande
arter i hamnar, farleder och utsatta områden”. Vi behöver få bättre erfarenheter av hur miljö-dna kan användas inom detta men också hur andra övervakningsprogram kan utvecklas.

Genom olika uppdrag har vi undersökt hur miljö-dna skulle kunna tillämpas i programmet och hur det kan användas i andra program för bottenfauna och växtplankton. Vi har letat specifikt efter främmande arter som det redan finns dna-koder för och har provtagit organismer i sediment, växtplankton, mobil epifauna, dvs. de djur som lever på botten.

Metoden kan vara väldigt känslig varför vi under 2017 har gett i uppdrag undersöka risken för falska dna-signaler genom att kontrollerar för dess frånvaro i laboratorium. Likaså har det ibland för vissa organismgrupper som kräftdjur varit svårt att få en signal även om de finns i miljön. Därför testas vi dna-signaler från kinesisk ullhandskrabba som är upptagen på EU:s förteckning över invasiva främmande arter, och i tillägg svartmunnad smörbult, blåskrabba samt penselkrabba.

Vi kommer att vidare undersöka om dess arter går att upptäcka i barlastvattentankar och hur metoderna kan användas vid riskbedömningar i samband med prövning om dispens för utsläpp av obehandlat barlastvatten – vilket barlastvattenkonventionen ger möjlighet till.

Det finns förhoppningar att miljö-dna snart ska kunna användas i samband prövning om dispens från barlastvattenkonventionen om utsläpp av orenat barlastvatten. Inom havsmiljökonventionerna Helcom för Östersjön och Ospar för Nordsjön, så arbetar medlemsstaterna just nu med att ta fram vägledning för övervakning av främmande arter där man just trycker på betydelsen att de traditionella metoderna ska utvecklas med genetiska metoder som dna-streckkodning.

Strategi och samverkan är vägen frammåt

Många förväntar sig att miljö-dna kommer att göra framsteg inom övervakning och miljöforskning i både vatten och på land. Den senaste
forskningen inom molekylärgenetiska metoder har gått väldigt snabbt och det är svårt för en myndighet att hinna anpassa sig, som att skapa standarder som ska fungera för en mer långsiktig övervakning för att bedöma miljötillstånd.

Därför är det en stor och spännande utmaning som Havs- och vattenmyndigheten har framför sig. Nya variabler eller indikatorer behöver anpassas eller tas fram för miljö-dna. Dessutom behöver vi ett referensbibliotek över dna-koder för arter som taxonomer bestämt och som vi ska leta efter. Stora datamängder med information om dna-sekvenser behöver hanteras på ett överskådligt och transparent sätt. Till sist måste resurser tillföras för att driva detta arbete framåt.

Havs- och vattenmyndigheten jobbar just nu med att ta fram en strategi för hur genetiska metoder kan användas i övervakning – inte bara av främmande arter utan även inom biologisk mångfald och hotade arter. Inom det svenska nätverket EDNA deltar miljömyndigheter som Naturvårdsverket Havs- och vattenmyndigheten, universitet och näringslivet för att ta fram standarder för metoder och infrastrukturer för att bygga upp referensbibliotek över arter och dna-koder. Motsvarande för EU finns inom EU COST-programmet DNAqua-Net.

Trots de stora fördelarna är miljö-dna idag endast ett komplement till traditionell provtagning och standarder för denna nya metod i miljöövervakningen finns ännu inte. Det sker en snabb utveckling inom e-dna tekniken och det finns all anledning att myndigheterna hänger med i utvecklingen för att utveckla effektiva program för att upptäcka och övervaka främmande arter.