Robotischer eDNA-Probennehmer FIDO beginnt Feldtests

Hafentests und ein neues Werkzeug für die biologische Überwachung

Am 9. und 10. Dezember 2025 glitten zwei kompakte Probenahmeroboter von einem kleinen Beiboot in das ruhige Wasser des Hafens von Moss Landing, während Mitarbeiter des Monterey Bay Aquarium Research Institute die Teilnehmer von USGS READI‑Net durch eine praktische Schulungs- und Einsatzübung führten. Die Roboter, bekannt als FIDO (Filtering Instrument for DNA Observation), sind darauf ausgelegt, Umwelt-DNA (eDNA) zu sammeln – mikroskopische genetische Spuren, die von Fischen, Muscheln, Schnecken und anderen Wasserorganismen hinterlassen werden – und sie für die Laboranalyse zu konservieren. Der U.S. Geological Survey gab am 28. Januar 2026 bekannt, dass das Training der erste praktische Test des autonomen eDNA-Sammlers der nächsten Generation war, den READI‑Net zur Früherkennung biologischer Bedrohungen einzusetzen plant.

Filtering Instrument for DNA Observation (FIDO)

FIDO wurde mit zwei ineinandergreifenden Zielen entwickelt: den Probendurchsatz zu erhöhen und das System gleichzeitig portabel und erschwinglich zu halten. Laut READI‑Net-Unterlagen kann ein einzelner FIDO bis zu 144 diskrete Proben sammeln und konservieren; er ist leicht genug, um von einer Person getragen zu werden; er unterstützt Fernsteuerung und -überwachung; und er ist für eine relativ kostengünstige Produktion ausgelegt. Teams des MBARI und Partner des USGS erstellten während der Sitzung in Moss Landing zudem ein Benutzerhandbuch, um die Schulung zu beschleunigen, während READI‑Net die Tests ausweitet.

Diese Designentscheidungen spiegeln eine operative Logik wider: Früherkennungsprogramme funktionieren am besten, wenn sie häufig und flächendeckend Proben nehmen können. Traditionelle biologische Untersuchungen – Netze, Schleppnetze, Schnorchelübungen oder Zählungen durch Taucher – sind zeitaufwendig und übersehen oft invasive Arten mit geringer Dichte oder kryptischer Lebensweise. Methoden der Umwelt-DNA verstärken die Sensitivität, indem sie winzige Fragmente genetischen Materials gewinnen, das Organismen in Wasser, Sediment oder Biofilme abgeben. Die Automatisierung der Probenerfassung, Filtration und Konservierung mit einem Gerät wie FIDO verspricht, diese Sensitivität auf mehr Orte und Zeitpunkte auszudehnen, als menschliche Teams allein abdecken könnten.

Die Rolle und Strategie von READI‑Net

READI‑Net – die Rapid environmental (e)DNA Assessment and Deployment Initiative & Network – ist ein Programm des USGS, das das National Early Detection and Rapid Response Framework des US-Innenministeriums unterstützt. Die Initiative entwickelt autonome Probenahmegeräte, standardisierte Protokolle und Analysewerkzeuge, damit Ressourcenmanager Erkennungsprogramme entwerfen können, die lokalen Prioritäten entsprechen. In seiner Bekanntmachung betonte der USGS, dass READI‑Net-Teams die FIDO-Tests nutzen werden, um Protokolle für den Einsatz autonomer Sammler in einer Vielzahl von realen Umgebungen zu verfeinern.

Die geplanten Versuche folgen einem gestuften Ansatz. Das Programm wird diesen Winter Labortests durchführen, um die Arbeitsabläufe bei der Probenhandhabung und -konservierung zu validieren, und im nächsten Sommer zu umfassenderen Feldtests übergehen. Zu den Einsatzorten im Gelände werden feste Pegelstationen des USGS, Forschungsschiffe und Gebiete gehören, die als Korridore für invasive Arten identifiziert wurden – Orte, an denen ein frühzeitiges Abfangen eine Ansiedlung verhindern und ökologische sowie wirtschaftliche Schäden verringern könnte.

Wie eDNA-Probenahme in die Sofortreaktion passt

Umwelt-DNA ist ein leistungsstarkes Überwachungsinstrument: Winzige Mengen genetischen Materials aus ein oder zwei Litern Wasser können die Anwesenheit einer Art verraten, selbst wenn einzelne Tiere nicht direkt beobachtet werden. Für Manager bedeutet diese Sensitivität die Chance, Eindringlinge bereits im frühesten Stadium der Ansiedlung zu entdecken, wenn eine gezielte Ausrottung oder Eindämmung noch machbar und relativ kostengünstig ist.

READI‑Net-Teams planen, FIDO einzusetzen, um Zeitreihendaten mit hoher zeitlicher Auflösung zu sammeln – in einigen Einsätzen tägliche oder stündliche Proben –, was die Wahrscheinlichkeit erhöht, flüchtige oder seltene Signale zu erfassen. Die Überwachung in Echtzeit oder Nahezu-Echtzeit unterstützt zudem schnelle Entscheidungszyklen: Ein positiver eDNA-Nachweis kann bestätigende Untersuchungen, gezielte Entnahmen, Sperrungen oder andere Managementmaßnahmen in einem engen Zeitfenster auslösen.

Technische Realitäten und Grenzen der Interpretation

Die Automatisierung der eDNA-Sammlung entbindet nicht von den wissenschaftlichen Einschränkungen hinsichtlich der Bedeutung genetischer Nachweise. eDNA-Assays weisen DNA-Fragmente nach; sie können nicht direkt zwischen lebenden, sich reproduzierenden Populationen und flüchtiger DNA unterscheiden, die durch Strömungen, in Ballastwasser oder an Ausrüstung haftend transportiert wurde. Falsch-positive Ergebnisse durch Kontamination und falsch-negative Ergebnisse durch degradierte DNA oder Lücken bei der Probenahme bleiben praktische Herausforderungen.

READI‑Net und MBARI testen Protokolle für Filtration, Konservierung und die lückenlose Überwachungskette (Chain-of-Custody), die das Kontaminationsrisiko verringern und die nachgelagerte Analyse standardisieren. Doch um einen molekularen Treffer in eine Managementmaßnahme umzusetzen, bedarf es Schwellenwerte und Verifizierungsschritte: Laborkonfimation, Gegenuntersuchungen mit herkömmlichem Gerät und eine ökologische Risikobewertung, um festzustellen, ob der nachgewiesene Organismus eine unmittelbare Bedrohung darstellt.

Der Labordurchsatz und die Dateninterpretation sind zusätzliche Engpässe. Das Sammeln hunderter automatisierter Proben ist nur dann nützlich, wenn die Labore sie schnell genug verarbeiten und analysieren können, um Maßnahmen zu begründen. Die Zusammenarbeit von READI‑Net mit regionalen eDNA-Laboren zielt darauf ab, das Probenahmedesign mit der Analysekapazität in Einklang zu bringen und Entscheidungsrahmen zu entwickeln, die Unsicherheiten beim Nachweis berücksichtigen.

Operative Herausforderungen: Einsatz, Kosten und Skalierung

• Logistik und Wartung: Selbst ein tragbares Probenahmegerät benötigt regelmäßige Wartung – Filterwechsel, Batterieladung, Firmware-Updates und Dekontaminationsroutinen. READI‑Net wird evaluieren, wie oft Teams die Einheiten vor Ort besuchen müssen und wie die Wartung die langfristigen Überwachungskosten beeinflusst.
• Vernetzte Überwachung: FIDO-Einheiten werden ferngesteuert und überwacht, aber die Skalierung auf hunderte von Sammlern in großen Einzugsgebieten wirft Fragen zur Kommunikationsinfrastruktur, zum Datenmanagement und zur Cybersicherheit auf.
• Standardisierung: Damit Überwachungsdaten über Zuständigkeitsgrenzen, Bundesstaaten und Bundespartner hinweg vergleichbar sind, müssen Protokolle für Probenvolumen, Filtration, Konservierung und die Erfassung von Metadaten harmonisiert werden. Die Testphase von READI‑Net ist ausdrücklich darauf ausgelegt, diese gemeinsamen Praktiken aufzubauen.
• Kosten und Produktion: Die Veröffentlichung des USGS betont den Fokus des Designs auf relative Erschwinglichkeit und Produzierbarkeit. Die Fertigung in großem Maßstab, Beschaffungsregeln und Lebenszykluskosten werden darüber entscheiden, ob FIDO zu einem weit verbreiteten Werkzeug für Landmanager und Wasserbehörden wird.

Zeitplan der Tests und nächste Schritte

Nach dem Training im Dezember berichtete READI‑Net, dass die Labortests zur Validierung der Probenhandhabung und -konservierung diesen Winter beginnen werden und erweiterte Feldversuche für den folgenden Sommer geplant sind. Diese Tests werden FIDO in Umgebungen erproben, die von kleinen Zuflüssen mit USGS-Pegelstationen bis hin zur Küstenüberwachung von Forschungsschiffen und gezielten Einsätzen in bekannten Korridoren für invasive Arten reichen. Die Ergebnisse dieser gestuften Versuche werden darüber entscheiden, ob FIDO von einem Forschungsprototyp zu einem operativen Teil des Früherkennungs-Instrumentariums wird.

Auswirkungen auf Ökosystem und Management

Wenn autonome Sammler wie FIDO die Erwartungen erfüllen, könnten Manager eine neue Klasse von Wächtergeräten erhalten, welche die räumliche und zeitliche Reichweite der eDNA-Überwachung vergrößern. Dies ist aus mehreren Gründen von Bedeutung: Die Verhinderung der Ansiedlung nicht-heimischer Fische und Wirbelloser schützt die einheimische Biodiversität; das frühzeitige Erkennen von Pathogenen oder schädlichen Algenblüten kann Risiken für die menschliche Erholung und die Wasserversorgung verringern; und eine rechtzeitige Erkennung kann öffentliche und private Gelder sparen, indem kostspielige Ausrottungsprogramme zu einem späteren Zeitpunkt vermieden werden.

Die Erklärung des USGS betonte, dass die Entwicklung und Erprobung von FIDO eine gemeinschaftliche Anstrengung mehrerer USGS-Zentren und Partner ist und dass Produktnamen nur zu beschreibenden Zwecken ohne Empfehlung verwendet werden. Forscher und Manager werden die kommenden Labor- und Feldtests genau beobachten, um zu sehen, ob FIDO sein Versprechen in eine zuverlässige Frühwarnung umsetzen kann.

Quellen

• U.S. Geological Survey (USGS) — READI‑Net Nachrichten und Programmmaterialien
• Monterey Bay Aquarium Research Institute (MBARI) — FIDO-Entwicklungs- und Schulungsmaterialien
• USGS Ecosystems Mission Area
• Northern Rocky Mountain Science Center (NOROCK) — READI‑Net-Koordination und Einsatz