Kujutage ette loomade uurimist ilma neid nägemata. Kas see kõlab naeruväärselt? Inimestele nagu meie, kes hakkasid esmakordselt bioloogia vastu huvi tundma, sest me armastame loomi ja naudime nende uurimist, jah, see kõlab nagu kehv ettevõtmine. Kui mõtlete sellele, mida kohtuekspertiisi uurijad teevad kuriteopaigast DNA tõendite otsimisel, või mida arstid teevad, kui nad avastavad patsiendi veres patogeeni, siis see on täpselt nii: nad tuvastavad eluvormid neid nägemata.
Seotud sisu
- Päris teadus Megalodoni taga
DNA on elu sinine trükk. Seda leidub peaaegu igas Maa organismis ja tavaliselt uurime seda ekstraheerides seda koetükist või vereproovist. Kuid DNA-d on tõesti igal pool: loomad heidavad seda pidevalt, kui nad kraapivad end ise, kui nad eraldavad uriini, muna, sülge, väljaheiteid ja muidugi surma. Iga keskkond, alates teie voodist kuni ookeanide sügavaimate süvenditeni, on täis “bioloogilist tolmu”, enamasti rakulist materjali, mis sisaldab selle maha jätnud organismide DNAd. Seda kutsume keskkonna keskkonna DNA-ks või eDNA-ks.
Järjest kiirema, täpse ja taskukohase tehnoloogia abil on teadlased hakanud viimastel aastatel seda jäljendatud DNA-d järjestama paljudest keskkondadest. Ja see "mikro" lähenemisviis on osutunud isegi kasulikuks teadlastele, kes uurivad sama ulatuslikku keskkonda kui ookeanid.
Judith ujumas Bahama haamripeaga: haisid on raske jälgida ja jälgida, kuna ookean on nii suur. (Nicolo Roccatagliata, autor esitatud) Paljud mereloomad on suured, haruldased, tabamatud ja väga liikuvad. Haid on ilmne näide: ookeanides moodustavad nad väikese osa biomassist, enamikku neist on üsna raske tabada ning nad on olnud inimestega konfliktis sellest ajast, kui me merel õhku laskma hakkasime. Mõne erandiga väldivad nad meid ja meie tõttu on paljud väljasuremisohus.
Sellepärast arvasime, et oleks huvitav näha, kas vaid mõne pudeli ookeaniveest (ja selles sisalduvatest DNA fragmentidest) proovide abil saaksime haide olemasolu ja leviku kiiresti kaardistada, tegelmata metsikute jälitustegevuse või aja ja ressurssidega. intensiivne hai püügi meetodid. Meil oli hea meel teada saada, et see oli tõepoolest võimalik ja et geograafilistes piirkondades võis tuvastada erinevaid liike, ehkki piirkonnad, mida inimesed rohkem kannatasid, näitasid haide vähe.
Stefano proovide võtmine Belize'is (Judith Bakker, autor esitatud) Kuid eDNA-lähenemise tõhusus haide jälgimisel selgub alles siis, kui vastandatakse väljakujunenud ja järeleproovitud meetoditele, näiteks visuaalse loenduse sukeldumisega või veealuste kaamerate salvestustega.
Sellele keskendus meie viimane uuring, mis viidi läbi Uus-Kaledoonia Lõuna-Caledonia saarestikus, Prantsusmaal, Austraalias ja USAs asuvate kolleegidega ning avaldati nüüd ajakirjas Science Advances . Tulemused olid väga põnevad: mõne nädala jooksul kogutud 22 veeproovist leiti rohkem haisid kui kahe aasta jooksul läbi viidud sadade söödud veealuste fotoaparaatide vaatlustest ja tuhandete sukeldumistega aastakümnete jooksul. Ligi pooled keskkonna DNA kaudu avastatud liikidest ei olnud traditsioonilisi meetodeid kasutades üldse võimalik leida. Ja kuigi eDNA suutis umbes 90 protsendil proovidest tuvastada mõne hai, suutsid veealused kaamerad juhtida vaid pisut üle 50 protsendi ja sukeldumisega umbes 15 protsenti.
Uus-Kaledoonia: kõigest 22 eDNA veeproovi (punased tähed) tuvastasid rohkem haisid kui arvukad kaamerasalvestused (sinine) või akvalangid (roheline). (Boussarie & Bakker jt (2018)) Huvitav on see, et eDNA edestas teisi meetodeid nii põlistes kui ka mõjutatud piirkondades. Terve rida hailiike leiti isegi hõivatud, mürarikastes ja kurnatud piirkondades, kus arvati, et nad on riigist välja viidud. See viitab sellele, et endiselt võib esineda „tumedat mitmekesisust” jäänute üksikisikute ja kaitset vajavate rühmade kujul. Samamoodi saab eDNA-st abi olla uute asustatud võõrliikide ilmumisel, kes laiendavad oma leviala. Kõik see on hea uudis kõigile ja sellepärast.
Arvestades eDNA proovide võtmise kiirust ja tõhusust, saab palju suurema osa merest lühema aja jooksul läbi sõeluda, et saada ülevaade mitmekesisuse mustritest suurtel aladel ja elupaikades, erinevate keskkonna gradientide korral ja eri aegadel. Võimalik, et saaksime kiiresti koostada liikide mitmekesisuse kaarte ja kasutada neid ennustavate mudelite loomiseks ja mitmekesisust mõjutavate tegurite tuvastamiseks, samal ajal kui töötatakse välja meetodeid eDNA tuvastamise kvantitatiivse aspekti parandamiseks ka teistes karismaatilistes liikides. Kõik see on suureks abiks neile, kes peavad välja töötama kriitiliste elupaikade ja ökosüsteemide kaitse plaanid.
Keskkonna DNA teadus areneb endiselt kiiresti. Andmebaasid, mida me kasutame merest kogutud tundmatute järjestuste kokkulangemiseks, tuleb rikastada paljude olemasolevate liikide uute DNA-viidetega - iga senine mitme liigi eDNA-uuring on tuvastanud suures koguses järjestusi, mida polnud võimalik ühegi võrdlusega võrrelda. Märkimisväärne osa neist kuulub organismidesse, mida teadlased peavad veel kirjeldama.
Praegu saadaolevad "DNA-sondid" peavad muutuma pikemaks, kuna lühikesed järjestused ei pruugi mõnikord tihedalt seotud liike eristada. Näiteks musttipp-hail jagus meie uuringus kasutatud DNA-sirgil halli rifhaiiga mõnda identset järjestust. Sellest hoolimata viitavad kõik esialgsed andmed sellele, et selline lähenemisviis võib meid viia sammukese Maa suurima ökosüsteemi mõistmisele ja paremale haldamisele.
See artikkel avaldati algselt lehel The Conversation.
Stefano Mariani, Salfordi ülikooli looduskaitsegeneetika õppetool
Judith Bakker, Salfordi ülikooli keskkonna- ja bioteaduste teadur
