Sekventering af eDNA fra jord og filtreret vand

Dette materiale handler om sekventering af DNA fra jord og filtreret vand, og er et undervisningsforløb til bioteknologi der henvender sig til gymnasiet. Hele forløbet afvikles i forbindelse med et besøg ved BeScience: Afrika i Bjerringbro, der fysisk er placeret ved Bjerringbro Gymnasium.

De overordnede tanker bag temaet, progressionsplaner, forudsætninger og faglige mål findes i menuen Temaer på siden DNA Sekventering.

På denne side findes lærer- og elevvejledninger og andre nødvendige materialer til gennemførelse af undervisningsaktiviteterne.

Relevans for casen

Forståelse af vandkvalitet og økosystemets sundhed kræver en indsigt i den mikrobielle sammensætning af både jord- og vandmiljøer. Sekventering af miljø-DNA (eDNA) gør det muligt at analysere mikroorganismer, der lever i og omkring vandkilder, og giver dermed et bredere billede af, hvordan miljøfaktorer påvirker både vandkvalitet og biodiversitet. Dette forløb giver eleverne en dybere forståelse af, hvordan genetiske analyser anvendes til miljøovervågning og økosystemvurdering i en global kontekst.

Inden arbejdet med sekventering kan igangsættes, skal eleverne have en grundlæggende forståelse af:

1) DNA’s opbygning og funktion i miljømæssige kontekster.

2) Metoder til isolering og oprensning af DNA fra jord- og vandprøver.

3) Hvordan sekventering anvendes til at identificere mikroorganismer og analysere økologiske sammenhænge.

I forbindelse med vandprojekter i Afrika er det vigtigt ikke kun at identificere patogene mikroorganismer, men også at undersøge den generelle mikrobiologiske sammensætning af miljøet. Sekventering af eDNA kan afsløre tilstedeværelsen af indikatororganismer for forurening samt give indsigt i, hvordan menneskelig aktivitet påvirker vandkvalitet og jordens mikrobiom.

Forløbet er særligt relevant i Vurderingsfasen af designprocessen, hvor vandkvalitet, jordforhold og information om lokalsamfundet analyseres. eDNA-analyser kan anvendes til at vurdere økologiske sundhedsindikatorer, identificere forureningskilder og kortlægge samspillet mellem mikrobiota i vand og jord. I Konceptdesignfasen bliver resultaterne fra sekventeringen afgørende for at vælge de rette strategier til at forbedre vandkvaliteten, såsom valg af naturlige filtreringsmetoder eller vurdering af jordens evne til at tilbageholde og rense vand.

Dette forløb giver eleverne en unik indsigt i, hvordan bioteknologiske metoder anvendes til miljøovervågning og bæredygtig ressourceforvaltning. Samtidig får de erfaring med, hvordan eDNA-sekventering kan spille en nøglerolle i udviklingen af mere effektive og naturbaserede løsninger til vandprojekter i udsatte områder.

Det kan anbefales at læse artiklen “Miljø-Dna kan revolutionere naturovervågningen” af Kristian Sjøgren fra Aktuel Naturvidenskab Nr. 2 fra 2025.

Figur 1: Trin i designprocessen hvor viden om sekventering af DNA fra jord og filtreret vand er relevant
Kilde: Water Mission, Technical Handbook, ver. 1.2

Hos Water Mission er det kemikere som David, der arbejder med vandkvalitet og udvikling af nye metoder til at overvåge miljøet og sikre rent drikkevand. Med organisationens nyeste udstyr fra Oxford Nanopore har han fået mulighed for at anvende avanceret DNA-sekventering til at analysere miljø-DNA (eDNA) fra både vand og jord. Dette gør det muligt at identificere mikroorganismer, kortlægge biodiversitet og vurdere forureningskilder, hvilket giver et mere komplet billede af vandkvaliteten og dens sammenhæng med det omgivende miljø.

Gennem videreuddannelse og specialisering har David udvidet sine kompetencer inden for eDNA-sekventering og bioinformatik, hvilket gør ham i stand til at spille en nøglerolle i Water Missions arbejde med bæredygtige og naturbaserede løsninger til vandforsyning og miljøbeskyttelse.

Lærervejledning

Elevark