Nousias, Orestis, Fiona G. Duffy, Isabelle J. Duffy, Mark McCauley, Jenny Whilde & David J. Duffy (2026): Long-read nanopore shotgun metagenomic DNA sequencing for river biodiversity, wildlife, pollution, and environmental health monitoring. – NAR Genomics and Bioinformatics 8(2): lqag040.
Eine Long-Read-Shotgun-Metagenomsequenzierung für die Biodiversität in Flüssen für Wildtiere, Verunreinigung und die Gesundheitsüberwachung der Umwelt.
Elusor macrurus,
© Marilyn Connell
Während die menschliche Bevölkerung wächst und die globalen Temperaturen steigen, nehmen Arten, Populationen und die Biodiversität in beispiellosem Tempo ab, während die Häufigkeit des Auftretens von Infektionskrankheiten zunimmt. Daher ist es wichtiger denn je, den aktuellen Zustand natürlicher Lebensräume und der darin vorkommenden Arten genau zu verstehen. Wir bewerten die Durchführbarkeit eines einzigen Assays: der Long-Read-Shotgun-Metagenomsequenzierung von Umwelt-DNA (eDNA), um Arten aus dem gesamten Stammbaum des Lebens, von Viren bis hin zu komplexen mehrzelligen Organismen, in einem repräsentativen irischen Flusssystem (Avoca River, Co. Wicklow) zu überwachen. Wir führten aquatische eDNA-Probenahmen und Long-Read-Shotgun-Metagenomsequenzierungen von einem Gebirgszufluss bis hin zum Meer durch. Dieser Ansatz könnte organismische DNA in Umweltproben nachweisen und quantifizieren, von Mikroben (einschließlich DNA-Viren) bis hin zu Säugetieren. Anstelle der traditionellen Trennung von mikrobiellen und multizellulären Untersuchungen der aus Umweltproben gewonnenen DNA kann die gleichzeitige Berücksichtigung von Viren, Mikroben und Eukaryoten (Tiere, Pflanzen und Pilze) tiefere Einblicke liefern. Dieser einzelne Test kann gleichzeitig Unterschiede in der DNA-Häufigkeit für ein breites Spektrum an Arten und Krankheitserregern über Standorte und Probentypen hinweg aufzeigen und ermöglicht so umfassende Bewertungen der Biodiversität. Dazu gehörten menschliche, wildlebende, pflanzliche sowie mikrobielle Krankheitserreger und Parasiten von gesundheitlicher, landwirtschaftlicher und wirtschaftlicher Bedeutung. Die umweltgenomischen Daten ermöglichten die Analyse der Tierphylogenie und übertragbarer Krebserkrankungen (Blaue Miesmuschel, Mytilus edulis) selbst in natürlichen, komplexen Lebensgemeinschaften. Die Oxford-Nanopore-Sequenzierung bietet einen quantitativen Ansatz für die Überwachung der Flussbiodiversität, der Umweltverschmutzung und der Umweltgesundheit. Die Long-Read-Shotgun-Metagenomsequenzierung von Umweltproben ermöglicht die Bewertung ganzer Ökosysteme sowie der ökologischen, trophischen und Wirt-Pathogen-Wechselwirkungen, die in ihnen stattfinden.
Kommentar von H.-J. Bidmon
Diese Arbeit befasst sich ausnahmsweise einmal nicht direkt mit Schildkröten, sie beschreibt aber eine wohl sehr aussichtsreiche Methode zur Umweltüberwachung und Biodiversitätserfassung (siehe dazu auch Nousias et al., 2025). Denn wenn man einmal berücksichtigt wie viele ungeklärte Fragen sich oft in Bezug auf die Herkunft von Krankheitserregern, wie Herpesviren, Mykoplasmen und pathogenen Pilzen wie Emydomyces testavorans (Woodburn et al., 2019; 2021) oder gar Candida tropicalis (Vankoningsveld et al., 2026) ergeben scheint mir diese Methode mehr als hilfreich. Insofern erscheint mir diese Methode als äußerst vielversprechend nicht nur für die Biodiversitätserfassung, sondern vielleicht auch für deren Gesunderhaltung einschließlich unserer eigenen Gattung Homo.
Literatur
Nousias, Orestis, Mark McCauley, Maximilian R. Stammnitz, Jessica A. Farrell, Samantha A. Koda, Victoria Summers, Catherine B. Eastman, Fiona G. Duffy, Isabelle J. Duffy, Jenny Whilde & David J. Duffy (2025): Shotgun sequencing of airborne eDNA achieves rapid assessment of whole biomes, population genetics and genomic variation. – Nature Ecology and Evolution 9: 1043–1060 oder Abstract-Archiv.
Vankoningsveld, Lauren M. K., Richard W. McLaughlin & Durward L. Bevis (2026): An analysis of the bacterial and fungal diversity of the fecal material of gopher tortoises. – microPublication Biology 002029 oder Abstract-Archiv.
Woodburn, Daniel B., Michael J. Kinsel, Caryn P. Poll, Jennifer Langan, Katherine Haman, Kathryn C. Gamble, Carol W. Maddox, Albert B. Jeon, James Wellehan, Robert J. Ossiboff, Matthew C. Allender & Karen A. Terio (2021): Shell Lesions Associated With Emydomyces testavorans Infection in Freshwater Aquatic Turtles. – Veterinary Pathology 58(5): 300985820985217; DOI: 10.1177/0300985820985217 ➚.
Woodburn, Daniel B., Andrew N. Miller, Matthew C. Allender, Carol W. Maddox & Karen A. Terio (2019): Emydomyces testavorans, a New Genus and Species of Onygenalean Fungus Isolated from Shell Lesions of Freshwater Aquatic Turtles. – Journal of Clinical Microbiology 57(2); DOI: 10.1128/JCM.00628-18 ➚.
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Elusor macrurus – Mary-River-Schildkröte