Ein Beitrag von Flurin Leugger und Martina Lüthi (beide Eidg. Forschungsanstalt WSL und ETH Zürich)
12. Oktober 2026
Was heute wie Science-Fiction klingt, könnte schon bald Standardwerkzeug des Naturschutzes sein: Umwelt-DNA aus Bachwasser genügt, um verborgene tierische Bewohner einer ganzen (Berg-)Landschaft sichtbar zu machen – selbst, wenn sie sich Kilometer entfernt zwischen Felsen und Geröll bewegen. Eine Studie hat die Methode im Schweizerischen Nationalpark getestet.
Titelbild: Probenahme von Umwelt-DNA mithilfe von Pumpen im Val Foraz (© Flurin Leugger).
Ein schmaler Bergbach rauscht talwärts. Was viele beim Anblick des klaren Wassers nicht ahnen: Es ist eine wahre Schatzkiste. Das Wasser trägt winzige DNA-Spuren mit sich – etwa aus Hautschuppen, Haaren, Speichel oder Kot von Tieren, die weiter oben im Einzugsgebiet des Bachs unterwegs sind.
Wie wir uns diese Spuren zu Nutze machen können, haben wir im Schweizerischen Nationalpark (SNP) getestet. Statt steile Hänge zu erklimmen oder stundenlang mit dem Fernglas nach Wildtieren Ausschau zu halten, entnahmen wir Wasserproben aus sechs verschiedenen Bächen: Beim Ausfluss der Macun-Seen, in der Val Cluozza, der Val dal Botsch, Val Foraz, Val Tantermozza und in der Val Trupchun. An jedem Standort liessen wir das Bachwasser mithilfe von Pumpen durch spezielle Filter – ein ähnlicher Vorgang wie beim Kaffee-filtrieren. Im Labor suchten wir anschliessend nach Umwelt-DNA, kurz eDNA: den genetischen Spuren, die Tiere in ihrer Umgebung hinterlassen.
Abb.1: Damit die Proben nicht kontaminiert werden, ist im Umwelt-DNA-Labor höchste Sorgfalt geboten, inklusive Ganzkörperanzug (© Martina Lüthi).
DNA reist kilometerweit talabwärts
Organisches Material von Tieren, beispielsweise Fellreste oder Kotspuren, kann durch Regenwasser in Bäche eingetragen werden. Unter Umständen reicht bereits der Kontakt der Tiere mit dem Wasser, etwa wenn sie Bäche durchqueren oder daraus trinken, damit Hautschuppen, Schleim oder andere Spuren ins Wasser gelangen und weiter talwärts transportiert und nachgewiesen werden können. Wasserproben können deshalb Hinweise auf Tiere liefern, die man von der Probestelle aus niemals sehen würde.
Unsere Ergebnisse zeigen, wie weit solche Spuren talwärts transportiert werden können. Selbst DNA von Steinböcken fanden wir im Bachwasser, obwohl sie sich vermutlich mehrere Kilometer entfernt und weit oberhalb der Probestelle aufgehalten hatten.
Wenn der Nachweis nicht gelingt
So vielversprechend die Methode ist, perfekt ist sie noch nicht. Während wir Arten wie Steinbock, Gämse oder Hirsch gemäss den Beobachtungsdaten des SNPs zuverlässig nachweisen konnten, fehlten andere Bewohner überraschenderweise in den Proben. Weder Murmeltier noch Schneehase konnten wir trotz ihres Vorkommens nachweisen. Ein Grund dafür könnte in der geringen Konzentration der Umwelt-DNA liegen. Manchmal beträgt diese nämlich nur wenige DNA-Kopien. Diese wenigen Kopien müssen deshalb während der Analyse vervielfältigt werden. Dies hat mit der DNA der Schneehasen und Murmeltiere nicht funktioniert – vermutlich, weil ihre DNA an einer entscheidenden Stelle eine Mutation hat.
Ausserdem spielt die Wahl der Probestelle eine wichtige Rolle. Bei Macun fanden wir nur zwei Arten mittels Umwelt-DNA. Im Nachhinein wurde uns klar, weshalb: Wir hatten das Wasser beim Auslauf eines Sees filtriert. In einem See fliesst das Wasser nur langsam, sodass viele DNA-Partikel absinken und sich am Grund ablagern. Daher enthielt unsere Probe praktisch keine DNA-Partikel mehr.
Die Beispiele zeigen eindrücklich, wie sensitiv Umwelt-DNA ist und welche Limitierungen daraus resultieren. Die Umwelt-DNA ersetzt die klassische Wildtierbeobachtung und Monitoringprogramme nicht – sie ergänzt sie.
Ein neues Werkzeug für das Biodiversitätsmonitoring
In unserer Studie konnten wir ausserdem aufzeigen, dass eine CRISPR-basierte Nachweismethode namens Ampliscanning gleich gut funktioniert wie das etablierte DNA-Metabarcoding. Der Vorteil: Für Ampliscanning sind keine grossen und teuren Laborgeräte notwendig, da die DNA nicht sequenziert werden muss. Unsere Arbeit an der Methode führen wir fort: Ziel ist es, das Ampliscanning in einfache Testkits zu integrieren, die direkt im Feld benutzt werden können und eine schnelle Antwort über das Vorkommen von Arten liefern.
Abb.2: Im Vergleich zum traditionellen Monitoring schneidet die Umwelt-DNA bei den meisten untersuchten Arten gut ab. Steinbock, Gämse, Rothirsch, Rotfuchs und Reh konnten alle durch eDNA nachgewiesen werden. Beim Murmeltier und Schneehasen gelingen die Nachweise noch nicht, obwohl diese beiden Tierarten teilweise in relativ hohen Dichten vorkommen. Die Tiere von oben nach unten: Steinbock, Murmeltier, Schneehase, Gämse, Rothirsch, Rotfuchs, Reh. (© Flurin Leugger)
Analysen mittels Umwelt-DNA eröffnen somit neue Möglichkeiten für die grossräumige und langfristige Überwachung der Biodiversität – zum Beispiel für Initiativen wie WildinSync, die ein weltweites Netzwerk zur Erfassung der biologischen Vielfalt aufbauen wollen. Darüber hinaus ermöglicht das Monitoring mittels Umwelt-DNA, schwer zugängliche alpine Landschaften wie den Schweizerischen Nationalpark zu überwachen – ohne die Tiere aufzuschrecken oder sensible Lebensräume zu betreten.
Weiterführende Informationen
- Leugger, F., M. Lüthi, M. Schmidlin, S. Thurnheer, Z. Kontarakis, and L. Pellissier. 2025. “CRISPR-Dx and Metabarcoding Perform Similarly for Monitoring Mammals With eDNA on the Catchment Level in High-Alpine Ecosystems.” Environmental DNA 7 (4): e70161. https://doi.org/10.1002/edn3.70161.