Neil Gemmellnek titkos terve van Nessie the Loch Ness Monster tartózkodási helyének felkutatására.
kapcsolodo tartalom
- A földi élet védelmének kulcsa lehet vonalkódolás
- Hamarosan megtudhatja, hogy az akváriumhalat cianiddal fogták-e el
- Veszélyeztetett fajok? Tudomány a (genetikai) mentéshez!
- A vízben található DNS alapján a tudósok elmondhatják, hogy hol élnek a halak
Nem, tényleg ezt gondolta át. Ha valami nagy és furcsa él a Loch-ban, akkor az DNS-teli sejteket, mint bármi mást, kiönt. Valószínűleg nagyon sok. És annak ellenére, hogy nincs referenciakönyvtárban dino-DNS a minták ellenõrzésére, Gemmell, az új-zélandi Otago Egyetem genomikai professzora azt mondja, hogy tudunk eleget annak, hogy mit kell kinéznie annak eldöntésére, hogy van-e egy plesiosaur, a mai Skóciában él.
Akkor csak annyit kell tennie, hogy meghatározhassa, vajon van-e plesiosaur DNS úszó ezen a vizes mélységben. Írja be az eDNA-t. Nem, ez nem a DNS elektronikus változata. A legegyszerűbben fogalmazva, az eDNS az, amit a tudósok a környezetből szerzett genetikai anyagnak neveznek, és nem a teremtménynek. És bár az eDNA technikailag a talajban vagy a levegőben rejtőzik, a víz különösen hasznos közeg, mivel ilyen könnyen gyűjthető, szűrhető és redukálható.
Kanyarjon ki egy pohár vizet a hátsó udvarból, és tartsa a fényig. Ezek a sáros, kavargó vizek láthatatlan nyomai vannak tele az élettel. A bevásárlóközpont homályos aranyhal-tójától a tengerparton hullámzó hullámokig minden víztömeg egy lecsepegtetett sejtek iszapja. Sőt, a tudósok nemrégiben olyan módszereket dolgoztak ki, amelyek segítségével szétválaszthatják a szuszpenzióban levő DNS-szekvenciákat, hogy megkülönböztessék a kék rákot, a kék bálnát vagy akár a Loch Ness szörnyet - anélkül, hogy valaha is szemmel látnák magukat az állatokat.
Teljes mértékben egyértelművé téve, hogy Gemmell nem fogad el a plesiosaur megtalálásának lehetőségéről Loch Ness-ben. De hajlandó fogadni az eDNA erejét, hogy segítsen nekünk új védelmi stratégiákat kidolgozni, és még a kor legmegmaradóbb ökológiai rejtélyeit is megoldani.
Ennek a technikának a hatalmas lehetősége van: Horvátországban a tudósok arra használnak, hogy barlangokat keressen egy vak, színtelen vízi szalamandra, amelyet barlang sárkánynak vagy olmnak neveznek. Az amerikai délkeleti régióban az eDNA megmutatja nekünk, hogy mennyi óriási, titokzatos kétéltű, úgynevezett pokolidomárok, esett vissza történelmi tartományában. Ázsiában a kutatók csak bebizonyították, hogy az eDNS felhasználható a medúza tanulmányozására, mint például a japán tengeri csalán. És Ausztráliában a tudósok azt találták, hogy hasonló vizsgálatok felhasználhatók az ívási aktivitás tanulmányozására a veszélyeztetett Macquarie sügérben.
"Nem igazán akarok ismertté válni, mint a srác, aki a Loch Ness szörnyét keresi" - mondja Gemmell. "De azt hiszem, hogy nagyszerű ötlet az, hogy az embereket az eDNA-ról beszéljék."
Jangcei finom delfin a Kínai Tudományos Akadémia Hidrobiológiai Intézetében, Wuhanban, Kína Hubei tartományának központjában, 2016. május 10. A tudósok szerint a jelenlegi finom delfin kevesebb, mint 1000. (Xinhua / Alamy) Hogy képet kapjon az eDNA-ról, képzelje el, hogy kenyeret készít, és csak egy csomó lisztet szétszórt a pultra. Miután egy darabig dagasztotta a kenyeret, az a kis por maradt, ami megmaradt? Alapvetően ez az, amit kinyerhet egy liter vízből, amelyet a Hudson folyóból vesz ki - mondja Mark Stoeckle, a Rockefeller Egyetem emberi környezetvédelmi programjának vezető kutató munkatársa. Csak az eDNS nem fehérített fehér. Sötétbarna.
És az állatok számára, amelyek nem olyan hipotetikusak, mint Nellie, ez a sötétbarna anyag valóban ígéretet jelent. Tekintse át a tudományos irodalmat, és rájössz, hogy az eDNS-t már az egész világon használják a kritikus fajok viselkedésének és populációdinamikájának jobb megértése érdekében.
Egy példa erre a Jangce finom delfin, egy hírhedten bonyolult tanulmányozási tárgy. Kezdetben kevesebb, mint 1 050 állat maradt fenn, így a Nemzetközi Természetvédelmi Egyesület kritikusan veszélyeztetett státuszt kapott a faj számára. Sőt, a delfineknek (amint a neve is sugallja) nincs hátsó uszonyuk, ami azt jelenti, hogy alig szakítják meg a felületet, amikor lélegezni készülnek, és bőrük ugyanolyan sötét szürke színű, mint a lakott vizek.
„Őszintén mondhatom, hogy még soha nem láttam vadonban” - mondja Kathryn Stewart, az Amszterdami Egyetem Biológiai Sokféleség és Ökoszisztéma Dinamika Intézetének biológusa. De az eDNA-nak köszönhetően ez nem akadályozza meg Stewartot ezen rejtélyes faj tanulmányozásában. "Az eDNA felhasználásával csökkenthetjük az átfogó és pontos mintavétel költségeit és idejét, ami mindig aggodalomra ad okot a megőrzési munkák során, különösen a fejlődő országokban, ahol a rangsorolás és a pénz gyakran alacsony" - mondja.
Végső soron a cél az, hogy kitaláljuk, milyen tényezők járulnak hozzá leginkább a delfinek hanyatlásához - és gyorsan. Az IUCN szerint a fajnak „rendkívül magas” kihalási veszélye van a következő három generáción belül. ”A gátok, kopoltyúhálók és a megnövekedett hajóforgalom jó fogadásoknak tűnnek, de mivel az állatokat nehéz követni, az Közel lehetetlen kitalálni, hogy hol vannak a faj utolsó tartózkodási helyei, és mi teszi ezeket a területeket lakhatóbbá, mint a folyó hatalmas szakaszai, ahol a tengeri emlősök virágzik.
Most Stewart azon módszerek kidolgozására törekszik, amelyek segítségével az eDNS nemcsak felfedi, hogy egy faj létezik-e, másrészt hiányzik-e, hanem hogy mennyire gazdag lehet ez a faj egy adott vízszakban. Ezeket az eredményeket össze lehet hasonlítani más információkkal - például bizonyos ragadozó fajok jelenlétével vagy az emberi lakóhelyhez sűrű területek közelségével - annak meghatározása érdekében, hogy a Yangtze finom delfin milyen körülmények között tudja a legjobban elviselni.
"Nyilvánvaló, hogy sok fájdalomcsillapító munka megy az eDNS-technikák optimalizálására a különféle fajokra és környezetekre" - mondja Stewart -, de nagyrészt óriási lépés előre - ha akarod, forradalom a megőrzési biológia felé. "
Noha a New York-i Hudson-folyó nem tűnik úgy, mint a biológiai sokféleség bástyája, ez különösen érdekes és kihívást jelentő ökoszisztéma az eDNS-kutatók számára. (Gavin Hellier / Alamy) A DNS egy kontraszt molekulája. Bizonyos értelemben meglepően kemény, túlélve évezredek óta fennmaradt szilárd kőzetben vagy a mélytengeri hidrotermikus szellőztetések közelében felmerülő forráshőmérsékleten (bár nem, a Jurassic Park rajongói, valószínűleg nem képes megmaradni borostyánból borított rovarokban) millió évekig). Más szempontból is rendkívül törékeny: a DNS lebontható napfény, víz turbulencia és bizonyos vegyi anyagok által is.
De ha eljutsz rá, melyik minőség nyer?
Erre a kérdésre válaszolt a Rockefeller University Stoeckle és kollégái tavaly. A csapat hat hónapot töltött heti vízminták gyűjtésében New York City két folyójáról, hogy megnézze, mit mondhat nekünk az eDNS az ott élő halfajokról. Lehet, hogy a Nagy Alma nem a legmegfelelőbb, mint a Föld egyik legtisztább vagy színes vízi élőhelye, ám Stoeckle szerint az édes- és a sós víz összefolyása különösen érdekes és kihívást jelentő eDNA-tesztelési területet jelent.
Stoeckle tudni akarta: vajon a DNS olyan robusztus-e, hogy egy kikötőből történő mintavétel egy szédítő fajcsoportot eredményez a hegyvidéki folyóktól és a folyópartoktól a part menti torkolatokig, a nyílt óceánig és a mélytengeren? Vagy annyira törékeny volt a DNS, hogy eltűnt vagy lebomlott, mielőtt összegyűjtöttük volna elemzésre? Mint kiderült, a válasz közt rejlik.
"Nem csak a megfelelő halfajtákat, hanem a megfelelő időben találtuk meg őket" - mondja Stoeckle. „Télen, amikor a halászok megmondják, hogy nem érdemes vonalba helyezni a vizet, nagyon kevés vagy nem vagyunk halak eDNS-e. Ezután áprilisban és májusban kezdve folyamatosan növekszik a halak DNS-jének visszanyerése mindaddig, amíg a nyár közepéig 10-15 fajt kapunk egy átlagos mintában. ”
Más szóval, Stoeckle megállapításai, amelyeket az áprilisban a PLOSONE folyóiratban tettek közzé, megerősítették azt, amit már tudtunk a halak migrációjáról New York kikötőiben: például, hogy a fekete tengeri sügér télen a tengerparton mozog, tavasszal visszatér a kikötőbe.
És ez elengedhetetlen. Noha a tanulmány valószínűleg sokkal több címet szerezne volna, ha aligátor-DNS-t észlelne a csatornából (vagy Nessie-ből), ezek az eredmények sokkal fontosabbak, mert várhatóak. Ennek oka az, hogy az eDNA még mindig egy viszonylag új eszköz, és ha komolyan vesszük, akkor kalibrálni kell annak a megbízható adatnak a alapján, amelyet összegyűjtünk azokból a módszerekből, amelyeket az egyik nap helyettesíthetünk.
De talán a legnagyobb ígéret, amelyet az eDNA kínál? Annak lehetősége, hogy a tudósok őrülten menő tudományt végezzenek egy őrült olcsón.
Kilátás a New York-i Kelet-folyóra, a Stoeckle egyik gyűjtőhelyére. (Mark Stoeckle) A halak vándorlásáról tudunk leginkább az, ha rengeteg hálót dobunk le, és átvesszük azt, ami felmerül, vagy napenergia-pontok felhasználásával készítünk pillanatfelvételt az alábbiakról. Kisebb patakokban és folyókban a tudósok elektromos pálcákkal halak és más vízi lények elkábításához használhatják őket, lehetővé téve számukra, hogy viszonylag alapos felmérést végezzenek még a legnemesebb lényekről is. De ezek a módszerek nagy mennyiségben igényelnek két dolgot: időt és pénzt.
„Mindenki, aki felmérést végez a tengeri életről, szeretné növelni a mintavétel gyakoriságát és sűrűségét” - mondja Jesse Ausubel, a tengeri élet népszámlálásának egyik alapítója és vezetője. De Ausubel szerint napi 10 000 és 150 000 dollárba kerülhet egy hajó bérlése, ami szigorúan korlátozza azt, hogy a tudósok hányszor engedhetik meg maguknak, hogy hálójuk leengedjék vagy szonárberendezéseiket bekapcsolják.
„Ennek eredményeként óriási hiányosságok vannak amit tudunk” - mondja Ausubel, aki egyben a Rockefeller Egyetem emberi környezetvédelmi programjának igazgatója is, ahol ő vezet a Stoeckle csoportot.
Szerencsére a DNS-szekvenálási technológia közelmúltbeli fejlődése mintegy 50 dollárra csökkentette az eDNS-vizsgálatokkal járó költségeket. Ez azt jelenti, hogy a tudósok sokkal gyakrabban gyűjthetnek mintákat és végeznek felméréseket, mint amennyit a hagyományos megfigyelési módszerekkel megengednének maguknak. És ellentétben a fajnak a fizikai tulajdonságai alapján történő azonosításával - egy trükkös készség, amely rengeteg tapasztalatot igényel és mégis hamis adatokat képes előállítani -, az eDNA-mintákat viszonylag egyszerűen bárki összegyűjtheti, ha van egy kis edzés és egy steril tartály.
Végül, ellentétben a vonóhálással, szonárral vagy az elektromos horgászással, az eDNS-mintavétel gyakorlatilag kevésbé hatásos. Ez a technikát különösen vonzóvá teszi a kötelekön már található fajok felmérésére. Stewart számára ez az egyik legjobb dolog az eDNA használatában: Lehetővé teszi, hogy kérdéseket tegyen fel a Jangce-korú hercegekkel anélkül, hogy még több hajóforgalmat adna az élőhelyükhöz.
Stewart rámutat arra, hogy az eDNS különösen fontos lehet a fejlődő országok számára, mivel gyakran magas endemizmusban vannak, és fokozott a fajvesztés kockázata, ugyanakkor kevesebb forrással rendelkeznek a megőrzésbe történő beruházáshoz. "Noha a lehető legtöbb biodiverzitást akarjuk megvédeni, a valóság az, hogy kemény döntéseket kell hoznunk arról, hogy hol és hogyan kell finanszírozni a megőrzést" - mondja. Az eDNA-val tovább korlátozhatjuk ezeket a korlátozott alapokat.
Sőt, az ismert állatok megőrzése mellett az eDNS segíthet a biológusoknak az orrunk alatt úszott rejtett fajok feltárásában is. David Lodge, a Cornell University biológusa és az Atkinson fenntartható jövő központjának igazgatója rámutat arra, hogy ezt a technikát alkalmazni lehet az ökoszisztémákban, például Afrika hatalmas, mégis kevéssé kutatott Tanganyika-tójában. Noha a kutatók tudják, hogy a tó különféle cichlid halakkal teli, valószínűleg sokkal több faj van még felfedezetlen.
"Hiszünk abban, hogy felfedezzük a sötét sokszínűséget - olyan fajokat, amelyeket még soha nem írtak le" - mondta Lodge Smithsonian Föld-optimizmus csúcstalálkozóján, a természetvédelemmel foglalkozó polgárok, tudósok és aktivisták találkozóján, a hónap elején.
Stoeckle szerint egy osztriga varangyhal, egy "bájosan csúnya" faj, amelyet általában New York kikötőiben találnak. (Barrierislandnaturalist) Eközben azok, mint a Gemmell, érdeklődést keltenek az ötlet iránt. Gemmell azt mondja, hogy néhány, az eDNA-t Nessie keresésére felhasználó tweet után több érdeklődést mutatott az Új-Zélandon az elmúlt két hétben végzett valódi eDNA-munka iránt, mint amit két év alatt látott a vízminták kötelező gyűjtése és tesztelése során.
Ez a valódi eDNA-munka egyébként magában foglalja az eDNS használatát az invazív tengeri moszat és a zsákállat észlelésére, mielőtt az új-zélandi vízi utakon megfoghatná őket. Jelenleg tényleg csak akkor tudjuk meg az ilyen lényekről, miután megfogták őket. De ha a vízi utak rutinszerű eDNA-tesztelése elég korán felfedi az ilyen lények jelenlétét, akkor valószínűleg folytathatjuk a támadást, és szinte még a kezdésük előtt kitörhetjük az inváziókat.
Sajnos a skót szörnyvadászatnak valószínűleg meg kell várnia, amíg valaki pénzt akar felköltöztetni. Stoeckle azonban azt mondja, hogy szereti az ötletet, és nem lát technikai korlátozást arra, hogy miért nem működne. "Az egyetlen probléma - mondja Stoeckle - az, hogy létezik-e a Loch Ness-szörny."
És ha nem? Ez egy olyan probléma, amelyet az eDNS-kezelő tudósok sem tudnak megoldani.
