Neil Gemmellil on Nessie the Loch Nessi koletise asukoha leidmiseks salajane plaan.
Seotud sisu
- Maakera elu kaitsmise võti võib olla selle triipkood
- Varsti võiksite teada saada, kas teie akvaariumi kalu püüti tsüaniidiga
- Ohustatud liigid? Teadus (geneetilisele) päästmisele!
- Teadlased saavad vees sisalduva DNA põhjal öelda, millised kalad kus elavad
Ei, tõesti, ta on selle läbi mõelnud. Kui Lochis elab midagi suurt ja kummalist, vallandaks see DNA-d täis rakke nagu miski muu. Ilmselt palju. Ja kuigi meil pole võrdlusraamatukogus dino-DNA-d proovide kontrollimiseks, ütleb Uus-Meremaa Otago ülikooli genoomikaprofessor Gemmell, et me teame piisavalt, kuidas see peaks välja nägema, et öelda, kas seal on tänapäeva Šotimaal elav plesiosaurus.
Kõik, mida vajate, on siis viis, kuidas teha kindlaks, kas nendes vesistes sügavustes hõljub plesiosauri DNA. Sisestage eDNA. Ei, see pole DNA elektrooniline versioon. Kõige lihtsamalt öeldes on eDNA see, mida teadlased nimetavad keskkonnaks hangitud geneetiliseks materjaliks, mitte olendiks endaks. Ja kuigi eDNA-d võib tehniliselt leida pinnases või õhus peidus, on vesi eriti mugav keskkond, kuna seda saab nii hõlpsalt koguda, kurnata ja vähendada.
Kühkige oma aiavoost välja klaas vett ja hoidke seda valguse käes. Need porised, tiirlevad veed on täis nähtamatuid jälgi elust. Alates kaubanduskeskuse tuhmist kuldkala tiigist kuni mererannas lainetavate laineteni on iga veekogu lohakate rakkude läga. Veelgi enam, teadlased on hiljuti välja töötanud meetodeid, mille abil nad saavad sõra DNA järjestusi välja sõeluda, et eristada sinist krabi, sinist vaala või isegi Loch Nessi koletist - loomale kunagi silma peal panemata.
Et olla täiesti selge, ei panusta Gemmell kihlvedude osas võimalust leida Loch Nesis plesiosaurus. Kuid ta on valmis tegema eDNA jõudu, et aidata meil välja töötada uusi kaitsestrateegiaid ja lahendada isegi mõned meie aja püsivamad ökoloogilised saladused.
Selle tehnika potentsiaal on tohutu: Horvaatias kasutavad teadlased seda pimeda, värvitu vees asuva salamandri koobaste otsimiseks koopalohe või olmina. Ameerika kaguosas kirjeldab eDNA meile, kui palju on põrguliste nime all tuntud hiiglaslikke kahepaikseid nende ajaloolises levialas vähenenud. Aasias tõestasid teadlased lihtsalt, et eDNA-d saab kasutada ka meduuside uurimiseks, nagu Jaapani mere nõges. Ja Austraalias on teadlased leidnud, et sarnaseid teste saab kasutada kudede aktiivsuse uurimiseks ohustatud Macquarie ahvenas.
"Ma ei taha tegelikult saada kuulsaks mehena, kes otsib Loch Nessi koletist, " räägib Gemmell. "Kuid ma arvan, et see on suurepärane konks panna inimesi eDNA-st rääkima."
Hiina teaduste akadeemia Hüdrobioloogia instituudis Hiina teaduste akadeemia hüdrobioloogia instituudis asuv Jangtse peenpärn 10. mail 2016 Hiina keskosas Hubei provintsis. Praegune finproseta pringlite arv on teadlaste sõnul alla 1000. (Xinhua / Alamy) Et anda teile idee, kuidas eDNA välja näeb, kujutage ette, et teete leiba ja olete lihtsalt leti laiali hunniku jahu laiali lasknud. Pärast seda, kui olete pätsi mõnda aega sõtkunud, on see natuke tolmu, mis üle jääb? Põhimõtteliselt saab see Hudsoni jõest välja võetud liitrist veest kaevandada, ütles Mark Stoeckle, Rockefelleri ülikooli inimkeskkonna programmi vanemteadur. Ainult eDNA pole pleegitatud valgeks. See on muhe-pruun.
Ja loomade jaoks, kes pole nii hüpoteetilised kui Nellie, on muck-pruun materjal tõeline lubadus. Vaadake kogu teaduslikku kirjandust ja leiate, et eDNA-d kasutatakse juba kogu maailmas, et paremini mõista kriitiliste liikide käitumist ja populatsiooni dünaamikat.
Üks näide on Jangtse viimistletud pringl, mis on kurikuulsalt keeruline teema. Alustuseks on alles jäänud vähem kui 1050 looma, mis on Rahvusvahelise Looduskaitseliidu poolt antud liigi jaoks kriitiliselt ohustatud staatusele. Veelgi enam, pringlitel (nagu nende nimi viitab) puudub seljaaju, mis tähendab, et hingamiseks tulles nad rikuvad pinda vaevalt ja nende nahk on sama tumehall toon kui veed, kus nad elavad.
"Ma võin ausalt öelda, et ma pole kunagi looduses näinud, " ütleb Amsterdami ülikooli bioloogilise mitmekesisuse ja ökosüsteemi dünaamika instituudi bioloog Kathryn Stewart. Kuid tänu eDNA-le ei takista see Stewartit seda krüptoliiki uurimas. "Kasutades eDNA-d, saame vähendada kulusid ja aega, mis on vajalik põhjaliku ja täpse proovivõtmise jaoks, mis on alati muret tekitav konserveerimistöö, eriti arengumaades, kus prioriteedid ja raha on sageli madalad, " ütleb ta.
Lõppkokkuvõttes on eesmärk välja selgitada, millised tegurid soodustavad kõige kiiremini pringli langust. IUCNi andmetel on selle liigi väljasuremise oht “eriti kõrge” alles järgmise kolme põlvkonna jooksul. ”Tammid, nakkevõrgud ja suurenenud paadiliiklus näivad kõik olevat head panused, kuid arvestades, kui raske on loomi jälgida, on see Peaaegu võimatu aru saada, kus on liigi viimased leiukohad ja mis muudab need alad elamiskõlblikumaks kui ulatuslikud jõeharud, kus mereimetajad varem jõudsalt arenesid.
Nüüd töötab Stewart eDNA-de arendamise võimaluste leidmiseks, et mitte ainult teada saada, kas liik on olemas või puudub, vaid ka seda, kui palju võib see liik antud veepiirkonnas olla. Neid tulemusi saab seejärel seostada muu teabega - näiteks teatud röövloomaliikide esinemisega või tihedalt asustatud alade lähedusega -, et teha kindlaks, millistes tingimustes Jangtse peene pringlid kõige paremini taluvad.
"Ilmselt on palju vaeva näiv töö, mis hõlmab eDNA-tehnikate optimeerimist erinevate liikide ja keskkondade jaoks, " ütleb Stewart, "kuid enamasti on see kaitsebioloogia jaoks tohutu samm edasi - kui soovite - revolutsioon."
Kuigi New Yorgi Hudsoni jõgi ei pruugi tunduda bioloogilise mitmekesisuse bastion, on see eDNA uurijatele eriti huvitav ja väljakutseid pakkuv ökosüsteem. (Gavin Hellier / Alamy) DNA on kontrastide molekul. Mõnes mõttes on see muljetavaldavalt vastupidav, elades sadu tuhandeid aastaid kinni tahketest kivimitest või süvamere hüdrotermiliste õhuavade lähedal leiduvatest temperatuuridest (ehkki ei, Jurassic Parki fännid, ei suuda see tõenäoliselt merevaigust ümbritsetud putukates ellu jääda) miljonite aastate jooksul). Muul viisil on see äärmiselt habras: DNA võib laguneda ka päikesevalguse, vee turbulentsi ja teatud kemikaalide toimel.
Milline kvaliteet võidab siis, kui selle juurde jõuda?
See on küsimus, millele Rockefelleri ülikooli Stoeckle ja tema kolleegid eelmisel aastal vastuse andsid. Meeskond veetis kuus kuud, et koguda iganädalasi veeproove kahest New Yorgi jõest, et näha, mida eDNA võiks meile öelda seal elavate kalaliikide kohta. Suur õun ei pruugi kõige paremini põrkuda kui üks kõige põlisemaid või värvikirevamaid veekeskkondi Maal, kuid Stoeckle sõnul on magevee ja soolase vee kokkusulatus eDNA testimiseks eriti huvitavaks ja väljakutseid pakkuvaks uuringualaks.
Stoeckle soovis teada: kas DNA on nii jõuline, et sadamaproovide võtmine tagastab peadpööritava liikide hulga mägistest veekogudest ja jõekallastest rannikualade suudmealadele, avamerele ja süvamerele? Või oli DNA nii habras, et see kadus või lagunes enne, kui saime seda analüüsida? Nagu selgub, peitub vastus nende vahel.
"Me mitte ainult ei leidnud õigeid kalu, vaid ka õigel ajal, " ütles Stoeckle. “Talvel, kui kalurid ütlevad, et ei tasu vette joont panna, saame kalade eDNA-d väga vähe või üldse mitte. Siis, alates aprillist ja maist, saame kalade DNA taastumist pidevalt, kuni umbes suve keskpaigani, kui keskmises proovis on 10–15 liiki. ”
Teisisõnu, Stoeckle'i leiud, mis avaldati ajakirjas PLOSONE tänavu aprillis, kinnitasid uuesti seda, mida me juba teadsime kalade rändest New Yorgi sadamatesse: näiteks et mustad meriahvenad liiguvad talvel avamerele ja naasevad kevadel sadamasse.
Ja see on ülioluline. Ehkki uuring oleks tõenäoliselt saanud palju rohkem pealkirju, kui nad oleksid leidnud alligaatori DNA kanalisatsioonitorust välja (või Nessie!), On need tulemused palju olulisemad, kuna neid oodatakse. Seda seetõttu, et eDNA on endiselt suhteliselt uus tööriist ja kui seda tõsiselt võtta, tuleb seda kalibreerida usaldusväärsete andmete põhjal, mis on kogutud meetoditest, mida see võiks ühel päeval asendada.
Kuid võib-olla eDNA suurim pakkumine? Teadlaste potentsiaal viia hulljulge teaduse välja hullu-odava hinnaga.
Vaade New Yorgi East Riverile, mis on üks Stoeckle'i kogumiskohti. (Mark Stoeckle) Suurem osa kalade rändest teatavatest andmetest pärineb tonnide võrkude mahalaskmisest ja ette tulevate asjade valimisest või päikesepistete abil, et luua läbilõige allpool toimuvast. Väiksemates ojades ja jõgedes saavad teadlased kalade ja muude vee-olendite uimastamiseks kasutada elektrifitseeritud võlukeppe, võimaldades neil läbi viia suhteliselt põhjalikke uuringuid ka kõige tigedamate olendite kohta. Kuid kõik need meetodid nõuavad suurtes kogustes kahte asja: aega ja raha.
"Kõik, kes mereelukogusid vaatlevad, sooviksid proovide võtmise sagedust ja tihedust suurendada, " ütleb Jesse Ausubel, üks mereelu loenduse asutajaid ja eestvedajaid. Kuid Ausubeli sõnul võib laeva rentimine maksta 10 000–150 000 dollarit päevas, mis piirab tõsiselt seda, mitu korda saavad teadlased lubada oma võrkude mahalaskmist või sonariseadmete sisselülitamist.
"Selle tulemuseks on tohutud lüngad selles, mida me teame, " ütleb Ausubel, kes on ka Rockefelleri ülikooli inimkeskkonna programmi direktor, kus ta juhib rühma Stoeckle.
Õnneks on hiljutised edusammud DNA sekveneerimise tehnoloogias vähendanud eDNA testidega seotud kulusid umbes 50 dollarini proovist. See tähendab, et teadlased saavad proove koguda ja uuringuid korraldada palju sagedamini, kui nad traditsiooniliste seiremeetodite abil endale lubada saaksid. Ja erinevalt liigi tuvastamisest selle füüsiliste omaduste põhjal - keeruline oskus, mis nõuab palju kogemusi ja suudab ikkagi valeandmeid toota -, saab eDNA proove suhteliselt hõlpsalt koguda igaüks, kellel on natuke koolitust ja steriilne konteiner.
Ja erinevalt traalimisest, sonarist või elektripüügist on eDNA proovide võtmine praktiliselt vähem mõjuv. See muudab tehnika eriti köitvaks juba trossidel asuvate liikide vaatlemiseks. Stewarti jaoks on see eDNA kasutamise kohta üks paremaid asju: see võimaldab tal esitada Jangtse pringlite kohta küsimusi, lisamata nende elupaikadele veelgi laevaliiklust.
Stewart juhib tähelepanu sellele, et eDNA võib olla eriti oluline arengumaade jaoks, kuna neis on sageli kõrge endeemilisus ja kõrgendatud liikide kadumise oht, samal ajal kui neil on vähem ressursse, et investeerida kaitsele. "Kuigi me tahame kaitsta võimalikult palju bioloogilist mitmekesisust, on reaalsus selline, et peame tegema karmid otsused selle kohta, kus ja kuidas looduskaitse rahastada, " ütleb ta. Ja eDNA abil saame muuta need piiratud rahalised vahendid veelgi kaugemaks.
Lisaks teadaolevate loomade säilitamisele aitaks eDNA bioloogidel ka meie nina all peidetud liike avastada. Cornelli ülikooli bioloog ja Atkinsoni säästva tuleviku keskuse direktor David Lodge osutab selle tehnika kasutamisvõimalustele ökosüsteemides, nagu Aafrika massiivne, kuid vähe otsitud Tanganyika järv. Kuigi teadlased teavad, et järv varitseb mitmesuguseid tsichlid-kalu, leidub veel palju avastamata liike.
"Usume, et avastame tumeda mitmekesisuse - seal olevad liigid, mida pole kunagi varem kirjeldatud, " ütles Lodge Smithsoniani Maapõhja optimismi tippkohtumise ajal, mis oli selle kuu alguses looduskaitseliste kodanike, teadlaste ja aktivistide kokkutulek.
Storeckle'i sõnul on austri kärnkonn - "võluvalt kole" liik, mida New Yorgi sadamates tavaliselt leidub. (barrierislandnaturalist) Vahepeal tekitavad selle idee vastu huvi sellised, nagu Gemmell. Gemmell ütleb, et pärast mõnda säutsu eDNA kasutamise kohta Nessie otsimiseks on tal olnud rohkem huvi reaalse eDNA töö vastu, mida ta Uus-Meremaal teeb viimase kahe nädala jooksul, kui ta on näinud kahe aasta jooksul veeproovide kohusetundlikku kogumist ja testimist.
See tõeline eDNA töö, muide, hõlmab eDNA kasutamist invasiivsete merevetikate ja mantelloomade tuvastamiseks enne, kui need saavad Uus-Meremaa veeteedel haarata. Praegu saame sellistest olenditest teada alles siis, kui nad on kätte saanud. Kuid kui veeteede rutiinne eDNA-testimine paljastaks selliste olendite olemasolu piisavalt varakult, siis võiksime minna rünnakule, juurides sissetungid peaaegu enne nende algust.
Kahjuks peab Šoti koletisejaht tõenäoliselt ootama, kuni keegi soovib mingit rahastust köhida. Kuid Stoeckle väidab, et ta armastab seda ideed ega näe tehnilisi piiranguid, miks see ei toimi. "Ainus probleem, " ütleb Stoeckle, on see, kas Loch Nessi koletis on tegelikult olemas. "
Ja kui ta seda ei tee? See on probleem, mida isegi eDNA-ga töötavad teadlased ei suuda lahendada.
