Zamislite da proučavate životinje bez da ih vidite. Zvuči li to smiješno? Ljudima poput nas, koji su se prvi put zainteresirali za biologiju jer volimo životinje i uživamo ih proučavati, da, to zvuči kao loša stvar. Ipak, ako razmišljate o tome što forenzički istražitelji rade kada traže DNK dokaze na mjestu zločina, ili što rade liječnici kada otkriju patogen u krvi pacijenta, to je upravo to: oni otkrivaju životne oblike bez da ih vide.
Povezani sadržaj
- Prava znanost iza Megalodona
DNK je životni plavi otisak. Prisutna je u gotovo svakom organizmu na Zemlji, a obično je proučavamo tako da je izvadimo iz komada tkiva ili uzorka krvi. No DNK, zaista, ima posvuda: životinje ga ispuštaju stalno, kada se ogrebe, kad ispušta urin, jaja, pljuvačku, izlučevine i, naravno, kad umre. Svako okruženje, od vašeg kreveta do najdubljih udubina oceana, prepuno je "biološke prašine", uglavnom staničnog materijala, koji sadrži DNK organizama koji su ga ostavili. To nazivamo "okolišnom DNK" ili eDNA.
Uz pomoć sve brže, preciznije i pristupačnije tehnologije, znanstvenici su posljednjih godina započeli slijediti DNK u tragovima iz mnogih okruženja. I ovaj se "mikro" pristup čak pokazao korisnim znanstvenicima koji istražuju okruženja ogromna poput oceana.
Judith je plivala s čekićem na Bahamima: morske pse je teško istražiti i pratiti jer je ocean tako ogroman. (Nicolo Roccatagliata, autor pružio) Mnoge su morske životinje velike, rijetke, neuhvatljive i vrlo pokretne. Morski psi su očigledan primjer: u oceanima oni čine mali udio biomase, većinu njih je prilično teško uhvatiti, a u sukobu su s ljudima otkad smo se počeli baviti morem. Uz nekoliko iznimaka, oni nas izbjegavaju, a zbog nas su mnogima prijetili izumiranje.
Zbog toga smo mislili da bi bilo zanimljivo vidjeti bi li samo uzorkovanjem nekoliko boca vode u oceanu (i fragmenata DNK-a) mogli brzo preslikati prisutnost i distribuciju morskih pasa, ne baveći se divljom potjerom ili upotrebom vremena i resursa. metode intenzivnog ribolova morskog psa Sretni smo saznali da je to doista moguće i da se mogu otkriti različite vrste u različitim zemljopisnim regijama, iako bi područja koja su bila pod većim utjecajem ljudi pokazivala oskudnu prisutnost morskih pasa.
Uzorkovanje Stefano u Belizeu (Judith Bakker, autor) Ali prava mjera učinkovitosti ovog eDNA pristupa nadgledanju morskih pasa otkrit će se samo ako se uspoređuje s utvrđenim, isprobanim metodama, kao što su vizualni popisi ronjenja ili podvodni snimci podvodnih kamera.
To je bilo u fokusu naše najnovije studije, provedene s kolegama sa sjedištem u južnom Tihom okeanskom arhipelagu Nove Kaledonije, Francuske, Australije i SAD-a, a koja je sada objavljena u časopisu Science Advances . Rezultati su bili vrlo uzbudljivi: 22 uzorka vode prikupljena tijekom nekoliko tjedana otkrila su više morskih pasa nego stotine mamaca podvodnih promatranja tijekom dvije godine, a tisuće ronjenja tijekom desetljeća. Gotovo polovica vrsta otkrivenih DNK iz okoliša uopće se nije mogla pronaći tradicionalnim metodama. I dok je eDNA mogla otkriti prisutnost morskih pasa u oko 90 posto uzoraka, podvodne kamere mogle bi upravljati tek s nešto više od 50 posto, a ronjenje oko 15 posto.
Nova Kaledonija: samo 22 uzorka vode eDNA (crvene zvijezde) otkrili su više morskih pasa od brojnih snimaka kamera (plava) ili ronjenja (zeleni). (Boussarie & Bakker i ostali (2018)) Zanimljivo je da je eDNA nadmašila ostale metode i u netaknutim i pod utjecajem područja. Raspon vrsta morskih pasa otkriven je čak i u prometnim, bučnim i osiromašenim područjima, gdje se smatralo da su istrijebljeni. To sugerira da je neka „mračna raznolikost“ i dalje prisutna u obliku ostataka pojedinaca i skupina kojima je potrebna zaštita. Slično tome, eDNA može pomoći otkrivanjem pojavljivanja novoosnovanih tuđinskih vrsta koje proširuju svoje područje. Sve je to dobra vijest za sve i to je razlog zašto.
S obzirom na brzinu i učinkovitost uzorkovanja eDNA, mnogo veći dio mora može se u kraćem vremenu pregledati kako bi se prikupio pregled obrazaca raznolikosti na velikim površinama i staništima, uz različite gradijente okoliša i u različito vrijeme. Potencijalno bismo mogli brzo izraditi mape raznolikosti vrsta i koristiti ih za stvaranje prediktivnih modela i identificiranje čimbenika koji utječu na raznolikost, dok se metode razvijaju za poboljšanje kvantitativnog aspekta detekcije eDNA-e, također i kod drugih karizmatičnih vrsta. Sve će to biti od velike pomoći onima koji moraju osmisliti planove zaštite ključnih staništa i ekosustava.
Znanost o DNK o okolišu još uvijek se brzo razvija. Baze podataka koje koristimo za podudaranje s nepoznatim sekvencama dohvaćenim iz mora moraju biti obogaćene novim DNK referencama mnogih postojećih vrsta - svako istraživanje više vrsta eDNA do danas otkrilo je velike količine sekvenci koje se ne mogu usporediti s bilo kojom referencom. Znatan dio njih pripada organizmima koje znanstvenici tek trebaju opisati.
Trenutno dostupne „DNK sonde“ morat će postati dulje jer kratki nizovi ponekad ne mogu razlikovati usko povezane vrste. Primjerice, morski pas morskog psa dijelio je neke identične sekvence sa sivom grebenom morskog psa duž protekcionog dijela DNK koji je korišten u našoj studiji. Ipak, sve početne naznake sugeriraju da nas ovaj pristup može približiti razumijevanju i boljem upravljanju najvećim ekosustavom na Zemlji.
Ovaj je članak prvotno objavljen u časopisu The Conversation.
Stefano Mariani, Katedra za konzervacijsku genetiku, Sveučilište u Salfordu
Judith Bakker, znanstvena novakinja, znanosti o okolišu i životu, Sveučilište u Salfordu
