Spuren in der Stadtluft: Schwebepartikel von Tieren, Krankheitserregern und sogar Drogen festgestellt

In der Luft von Städten lassen sich Spuren unerwarteter Substanzen finden – neben denen von Wildtieren auch von Cannabis und psychoaktiven Pilzen. Forscher denken, dass die Luftanalyse künftig auch für die Erkennung von Krankheiten nützlich sein könnte.

In der Luft von Städten lassen sich unter anderem DNA-Spuren von Wildtieren und Cannabis feststellen.
In der Luft von Städten lassen sich unter anderem DNA-Spuren von Wildtieren und Cannabis feststellen. Bild: Pixabay

In Städten weht weit mehr durch die Straßen, als man zunächst denken möchte: Wissenschaftler konnten in der Stadtluft Spuren von Cannabis, Mohn und Zauberpilzen nachweisen, und zwar mittels sogenannter Umwelt-DNA (eDNA).

Als Umwelt-DNA oder eDNA (Environmental-DNA) wird freie DNA in der Umwelt bezeichnet, die von Organismen stammt und im Boden, Wasser oder Schnee zu finden ist.

Das internationale Forschungsteam unter der Leitung von David Duffy, Professor für Wildtiergenomik an der University of Florida, spürte mithilfe von Luftfiltern genetische Spuren von Lebewesen und Substanzen auf, von seltenen Tierarten bis hin zu Krankheitserregern und Drogen. Untersucht wurden irische Städte wie Dublin sowie verschiedene Standorte in Florida, USA.

Die Technologie basiert auf dem Nachweis von DNA-Fragmenten, die Organismen in ihrer Umgebung hinterlassen, beispielsweise Hautpartikel, Haare, Speichel oder andere biologische Rückstände. Während eDNA bislang vor allem aus Wasser, Boden oder Sedimenten gewonnen wurde, zeigt die neue Studie, dass auch die Luft ausreichend genetische Informationen enthält.

„Die Menge an Informationen, die in Umwelt-DNA verfügbar ist, ist so groß, dass wir gerade erst anfangen, über mögliche Anwendungen nachzudenken, von Menschen über Wildtiere bis hin zu anderen Arten, die Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit haben.“

– David Duffy, Professor für Wildtiergenomik, University of Florida

Im Labor von David Duffy, am Whitney Laboratory for Marine Bioscience der University of Florida, wurde ursprünglich die Genetik von Meeresschildkröten erforscht. Inzwischen können Wissenschaftler dort DNA aus unterschiedlichsten Umweltquellen analysieren, zunehmend auch aus der Luft.

Extrem effizient

Der technische Aufwand ist überschaubar: Ein einfacher Luftfilter fängt über mehrere Stunden oder Tage genetisches Material aus der Umgebung auf. Die Analyse der so eingefangenen DNA erkennt fast alle Arten, die sich in der Nähe aufhalten, seien es Menschen, Tiere, Mikroben oder Pflanzen.

Als wir anfingen, schien es schwierig, intakte große DNA-Fragmente aus der Luft zu gewinnen. Aber das ist nicht der Fall. Wir finden tatsächlich eine Menge informativer DNA. Das bedeutet, dass man Arten untersuchen kann, ohne sie direkt zu stören, ohne sie jemals zu sehen.

Insgesamt ist die Methode sehr leistungsfähig, denn in Florida konnten Forscher im Wald sogar genetische Spuren von Rotluchsen und Spinnen aus der Luft filtern. Ohne Sichtkontakt zu den scheuen Tieren und ohne aufwendige Spurensuche am Boden gelang es, sowohl ihre Anwesenheit als auch ihre Herkunft zu bestimmen. Gerade für den Artenschutz könnten sich hier neue Möglichkeiten zur Überwachung ergeben.

Luft-eDNA-basierte Populationsgenetik wildlebender Arten aus komplexen natürlichen Lebensräumen, links: Rotluchs (L. rufus), rechts: Goldene Seidenradspinne.
Luft-eDNA-basierte Populationsgenetik wildlebender Arten aus komplexen natürlichen Lebensräumen, links: Rotluchs (L. rufus), rechts: Goldene Seidenradspinne. Bild: Nousias et al., 2025

Auch in der Gesundheitsforschung könnte die Luft-eDNA Anwendung finden. So konnten die Forscher etwa in Dublin etliche menschliche Krankheitserreger in der Luft identifizieren, darunter Viren und Bakterien. Solche Daten könnten in Zukunft genutzt werden, um neu auftretende Infektionskrankheiten frühzeitig zu erkennen.

Zusätzlich gelang es, häufige Allergene wie Erdnüsse oder Pollen mit deutlich höherer Genauigkeit nachzuweisen als mit bisherigen Methoden. Die Einsatzmöglichkeiten reichen damit von der medizinischen Diagnostik bis zur Lebensmittelüberwachung.

Die Geschwindigkeit, mit der diese Analysen heute durchgeführt werden können, ist bemerkenswert: Den Forschern zufolge ist es möglich, mit kompaktem Equipment und Cloud-Software die gesamte DNA einer Probe innerhalb eines Tages auszuwerten. Damit wird die Technologie auch für kleinere Forschungseinrichtungen weltweit zugänglich.

Datenschutz fraglich

Allerdings wirft die Technik auch Fragen auf, insbesondere zum Datenschutz. Da Luft-eDNA auch menschliche genetische Informationen enthalten kann, mahnt Duffy zur Vorsicht und fordert klare ethische Richtlinien für den Umgang mit den sensiblen Daten.

Es klingt wie Science-Fiction, aber es wird langsam wissenschaftliche Realität. Die Technologie ist endlich auf dem Niveau der Umweltprobleme angelangt.

Was einst nur mit großen Eingriffen in natürliche Lebensräume oder aufwendigen Probenentnahmen möglich war, gelingt heute kontaktlos – allein durch Schwebeteilchen in der Luft.

Quellenhinweis:

Nousias, O., McCauley, M., Stammnitz, M.R. et al. (2025): Shotgun sequencing of airborne eDNA achieves rapid assessment of whole biomes, population genetics and genomic variation. Nature Ecology & Evolution, 9, 1043–1060.