Képzelje el az állatok tanulmányozását anélkül, hogy látná őket. Nevetségesnek hangzik? Azokhoz az emberekhez, mint mi, akik először a biológia iránt érdeklődtek, mert szeretjük az állatokat, és élvezzük őket tanulmányozni, igen, ez szegénynek hangzik. Ha viszont azon gondolkodik, hogy mit tesznek a törvényszéki nyomozók, amikor DNS-bizonyítékokat keresnek egy bűncselekmény helyszínén, vagy amit az orvosok tesznek, amikor a beteg vérében kórokozókat fedeznek fel, akkor pontosan ez az: életformákat észlelnek anélkül, hogy látnák őket.
kapcsolodo tartalom
- A valódi tudomány a Megalodon mögött
A DNS az élet kék nyomtatványa. Ez szinte minden szervezetben megtalálható a Földön, és általában úgy vizsgáljuk, hogy extraháljuk szövetdarabból vagy vérmintából. De a DNS valóban mindenütt megtalálható: az állatok folyamatosan elpusztítják, amikor megkarcolják magukat, amikor vizelet, tojás, nyál, ürülék szabadul fel, és természetesen, ha meghalnak. Minden környezet, az ágyatól az óceánok legmélyebb mélyedéséig tele van „biológiai porral”, többnyire sejtes anyaggal, amely tartalmazza a hátrahagyó organizmusok DNS-ét. Ezt „környezeti DNS-nek” vagy eDNS-nek hívjuk.
Az egyre gyorsabb, pontosabb és megfizethetőbb technológiával a tudósok az utóbbi években megkezdték ennek a nyoma-DNSnek a szekvenálását számos környezetből. És ez a „mikro” megközelítés még hasznosnak bizonyult a tudósok számára, amelyek olyan óriási környezeteket vizsgálnak, mint az óceánok.
Judith kalapácsfejjel úszik a Bahamákon: a cápákat nehéz felmérni és nyomon követni, mivel az óceán annyira hatalmas. (Nicolo Roccatagliata, a szerző megadva) Sok tengeri állat nagy, ritka, megfoghatatlan és nagyon mobil. A cápák nyilvánvaló példa: az óceánokban a biomassza kis részét teszik ki, többségüket meglehetősen nehéz megszerezni, és konfliktusba kerültek az emberekkel, mióta megkezdtük a tengeren való szellőzést. Néhány kivétellel elkerülnek bennünket, és sokunk miatt sokan kihaltak fenyegetéssel.
Ezért gondoltuk érdekesnek látni, hogy néhány üveg óceánvíz (és az abban lévő DNS-fragmensek) mintavételével gyorsan fel tudjuk térképezni a cápa jelenlétét és eloszlását anélkül, hogy vadászkísérletekbe foglalnánk, vagy időt és erőforrásokat igényelnénk intenzív cápahalászati módszerek. Örülünk, hogy rájöttünk, hogy valóban ez lehetséges, és hogy a különböző földrajzi régiókban különféle fajok detektálhatók, bár azokban a területeken, amelyeket az emberek jobban érintettek, kevés a cápa.
Stefano mintavétel Belize-ben (Judith Bakker, a szerző megadva) De a cápamegfigyelés eDNA-megközelítésének valódi mértéke csak akkor derül ki, ha ellentétben állnak a bevált, kipróbált módszerekkel, mint például búvár-vizuális népszámlálás vagy csali alatt álló víz alatti kamerafelvételek.
Erre fókuszált a legújabb, Új-Kaledónia, Franciaország, Ausztrália és az Egyesült Államok dél-csendes-óceáni szigetcsoportjában levő kollégáinkkal, amelyeket most a Science Advances folyóiratban közzétettünk. Az eredmények nagyon izgalmasak voltak: néhány héten belül összegyűjtött 22 vízminta több cápot fedezett fel, mint két év alatt több száz csábított víz alatti kameramegfigyelés, és évtizedek alatt több ezer akvárium merült. A környezeti DNS-sel kimutatott fajok csaknem felét nem lehetett megtalálni hagyományos módszerekkel. És bár az eDNA a cikkek jelenlétét a minták kb. 90% -ában képes észlelni, a víz alatti kamerák csak alig több mint 50% -ot, a búvárkodás pedig körülbelül 15% -ot tudtak kezelni.
Új-Kaledónia: mindössze 22 eDNA vízminta (vörös csillag) több cápot fedezett fel, mint számos kamerafelvétel (kék) vagy búvárkodás (zöld). (Boussarie és Bakker és társai (2018)) Érdekes módon az eDNA felülmúlta a többi módszert mind az érintetlen, mind az érintett területeken. Számos cápafajt fedeztek fel még forgalmas, zajos és kimerült területeken is, ahol azt feltételezték, hogy kipusztulnak. Ez arra utal, hogy némi „sötét sokszínűség” továbbra is fennállhat megmaradó egyének és védelmet igénylő csoportok formájában. Hasonlóképpen, az eDNS segíthet az újonnan létrehozott, idegen fajok megjelenésének feltárásában, amelyek kiterjesztik az előfordulási körüket. Mindez jó hír mindenkinek, és ezért.
Az eDNA-mintavétel gyorsasága és hatékonysága miatt a tenger sokkal nagyobb részét át lehet szűrni rövidebb idő alatt, hogy áttekintést nyerjen a nagy területek és élőhelyek sokféleségének mintáiról, különböző környezeti gradiensek mentén és különböző időpontokban. Lehetséges, hogy gyorsan elkészíthetjük a fajok sokféleségének térképeit, és felhasználhatjuk azokat prediktív modellek létrehozására és a sokféleséget befolyásoló tényezők azonosítására, miközben módszereket fejlesztünk az eDNS kimutatásának kvantitatív szempontjainak javítására, más karizmatikus fajok esetében is. Mindez nagy segítség lesz azok számára, akiknek a kritikus élőhelyek és ökoszisztémák védelmére irányuló terveket kell kidolgozniuk.
A környezeti DNS-tudomány továbbra is gyorsan fejlődik. Azokat az adatbázisokat, amelyeket a tengerből kinyert ismeretlen szekvenciák összehangolására használunk, sok meglévő faj új DNS-referenciáival kell gazdagítani - minden eddiginél több fajú eDNS-vizsgálat nagy mennyiségű szekvenciát fedezett fel, amelyeket nem lehetett összehasonlítani egyetlen referenciával sem. Ezek jelentős része olyan szervezetekhez tartozik, amelyeket a tudósok még nem írnak le.
A jelenleg rendelkezésre álló „DNS-szondák” hosszabbá kell válni, mivel a rövid szekvenciák néha elkerülhetik a közeli rokon fajok megkülönböztetését. Például a feketerigócápa megoszlott néhány azonos szekvenciát a szürke zátonycápával a vizsgálatunkban használt DNS szakaszon. Mindazonáltal az összes kezdeti jelzés azt sugallja, hogy ez a megközelítés egy lépéssel közelebb hozhat minket a Föld legnagyobb ökoszisztéma megértéséhez és jobb kezeléséhez.
Ezt a cikket eredetileg a The Conversation kiadta.
Stefano Mariani, a Salfordi Egyetem konzerválási genetika elnöke
Judith Bakker, a Salfordi Egyetem környezet- és élettudományi kutatója
