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Wenn wir an die biologische Vielfalt denken, denken wir vielleicht an Wälder mit sehr unterschiedlichen Arten von Vögeln, Insekten und anderen Tieren oder an Meere mit einer Vielzahl von Fischen. Manchmal ist die Biodiversität bei diesen größeren Arten gut sichtbar, aber oft kann sie nur in sehr kleinem Maßstab gemessen werden. Dr. Matthew Cannon, wissenschaftlicher Mitarbeiter im Labor von Dr. David Serre am Institute for Genome Sciences der University of Maryland School of Medicine, interessiert sich für die Messung der Biodiversität mit Hilfe von DNA aus Umweltproben wie Süß- oder Meerwasser, Sedimenten oder Böden.
Die Analyse von Umwelt DNA oder eDNA ist eine effektive Methode zur Messung der Biodiversität. Organismen, die in einem bestimmten Gebiet leben, können durch die Zellen und Haare, die sie zurücklassen, oder durch ihre verrottenden Überreste identifiziert und charakterisiert werden, die alle DNA enthalten und den Wissenschaftlern zeigen können, welche Arten von Lebewesen an einem bestimmten Ort vorhanden sind. Für diese Art der Analyse sind spezielle Werkzeuge erforderlich, insbesondere für die Art der Arbeit, die Dr. Cannon durchführen möchte, d.h. die Entnahme von Proben aus tiefen Unterwassergebieten.
Mögliche Methoden
Methoden zur Probenahme von eDNA aus tiefen Unterwasserstellen sind durch die Menge an Wasser, die gesammelt werden kann, oder durch eine mögliche Kontamination durch Oberflächenwasser begrenzt. Die Möglichkeiten, die die Sammlung von eDNA aus diesen Tiefenwasserstandorten bietet, sind jedoch faszinierend, da eine einzige Probe den Forschern eine Vorstellung von der gesamten Biodiversität eines Standortes ohne direkte Probenahme von Organismen vermitteln kann. Diese Orte sind schwer zu erkunden; traditionelle Methoden wie das Sammeln von Proben in Schleppnetzen oder Expeditionen mit ferngesteuerten Fahrzeugen sind teuer und können Organismen übersehen, die nicht von einem Netz gefangen werden können oder die das Licht eines Rovers meiden.
Deshalb wollte Dr. Cannon alternative Optionen für die eDNA-Probenahme im tiefen Wasser erforschen. Er entwarf und druckte ein Gerät, das einen Wasserfilter und eine Pumpe enthält, die von einem Arduino gesteuert werden und Proben in beliebiger Tiefe sammeln können. Das Gerät ermöglicht die Entnahme von großen Proben, die nur durch die Filterzeit begrenzt sind.
“Der 3D-Druck ermöglicht es uns, einen Prototyp eines Wasserprobenehmers zu entwickeln, der vor ein paar Jahren vielleicht noch nicht praktikabel war”, sagte Dr. Cannon.
Dr. Cannon nutzte den 3D-Drucker der Health Sciences/Human Services Library Innovation Space, um seinen Prototyp zu erstellen, den er jetzt testet, um sicherzustellen, dass die Teile gut zusammenarbeiten. Es dauert nur wenige Stunden, um jeden Prototyp in 3D zu drucken, so dass er schnell neue Iterationen entwickeln kann.
Die University of Maryland setzt auf technologischen Fortschritt. Gegen Ende letzten Jahres eröffnete die Universität ein neues Zentrum für Bioengineering und war eine der früheren Schulen, die ein MakerBot Innovation Center eröffnete. Die Schule ist verantwortlich für einige fortgeschrittene 3D-Druckforschung, und Dr. Cannons Arbeit wird die Universität wieder auf die Landkarte bringen, da sie die Technologie einsetzt, um neue Einblicke in bisher unerforschte Bereiche zu gewinnen.
