Neil Gemmell ima skriven načrt za iskanje kraja Nessie Monster Loch Ness.
Sorodne vsebine
- Ključ do zaščite življenja na Zemlji je lahko Barcoding
- Kmalu boste lahko ugotovili, ali so bile vaše akvarijske ribe ujete s cianidom
- Ogrožene vrste? Znanost do (genetskega) reševanja!
- Znanstveniki lahko na podlagi DNK v vodi povedo, kaj živijo ribe
Ne, v resnici je to premišljeval. Če v Lochu živi nekaj velikega in nenavadnega, bi to odvrglo celice, polne DNK, kot karkoli drugega. Verjetno veliko tega. In čeprav v referenčni knjižnici nimamo nobenega dino-DNA, ki bi preverjal vzorce, Gemmell, profesor genomike na Univerzi v Otagoju na Novi Zelandiji, pravi, da vemo dovolj o tem, kako bi moralo izgledati, da povemo, ali obstaja plesiozavra, ki živi na današnji Škotski.
Vse, kar potrebujete, je način, da ugotovite, ali v teh vodnih globinah lebdi kakšen plesiozavr DNK. Vnesite eDNA. Ne, to ni elektronska različica DNK. Najpreprosteje povedano, eDNA je tisto, kar znanstveniki imenujejo vsak genetski material, pridobljen iz okolja, ne pa samo bitje. Medtem ko je eDNA tehnično mogoče najti v zemlji ali zraku, je voda še posebej priročen medij, saj jo je mogoče tako enostavno zbrati, napeti in zmanjšati.
Iz zadnjega dvoriščnega toka zajemite kozarec vode in ga držite do svetlobe. Tiste blatne vijugaste vode so polne nevidnih sledi življenja. Od ribnika z zlatimi ribami v trgovskem središču do valov na morski obali je vsaka vodna kaša zmešanih celic. Še več, znanstveniki so pred kratkim zasnovali metode, s katerimi lahko izsevajo DNK sekvence v tej gnojnici, da bi razlikovali med modrim rakom, modrim kitom ali celo pošastjo iz Loch Ness-a - ne da bi kdaj pogledali na samo žival.
Če želimo biti povsem jasni, Gemmell ne stavi na možnost, da bi v Loch Nessu našli plesiozavra. Vendar je pripravljen narediti stališče glede moči eDNA, da bi nam pomagal oblikovati nove strategije ohranjanja in celo rešiti nekatere najbolj obstojne ekološke skrivnosti našega časa.
Potencial te tehnike je velik: Na Hrvaškem jo znanstveniki iščejo v jamah za slepo brezbarvno vodno salamander, znano kot jamski zmaj ali olm. Na ameriškem jugovzhodu nam eDNA pripoveduje, koliko velikanskih, tajnih dvoživk, znanih kot peklenski benderji, je upadlo skozi svoj zgodovinski obseg. V Aziji so raziskovalci ravno dokazali, da lahko eDNA uporabimo tudi za preučevanje meduz, kot je japonska morska kopriva. V Avstraliji so znanstveniki ugotovili, da se lahko podobni testi uporabijo za preučevanje dejavnosti drstišča pri ogroženem makadamiju Macquarie.
"Resnično nočem postati znan kot človek, ki išče Monster Loch Ness, " pravi Gemmell. "Mislim pa, da je to ključno, da se ljudje pogovarjajo o eDNA."
Yangtze brezkončni prašiči na Inštitutu za hidrobiologijo pri Kitajski akademiji znanosti v Wuhanu, osrednja kitajska provinca Hubei, 10. maja 2016. Trenutno brezkončna populacija prašičev po podatkih znanstvenikov znaša manj kot 1.000. (Xinhua / Alamy) Da bi vam predstavili, kako izgleda eDNA, si predstavljajte, da pripravljate kruh in ste pravkar pospravili šopek moke čez pult. Ko nekaj časa gnetete hlebček, je ostalo malo prahu? To je v bistvu tisto, kar lahko izvleče iz litra vode, odvzete iz reke Hudson, pravi Mark Stoeckle, višji znanstveni sodelavec na Programu za človeško okolje na univerzi Rockefeller. Samo eDNA ni beljena. Muck-rjava.
Za živali, ki niso tako hipotetične kot Nellie, je ta blato rjava stvar. Poglejte v znanstveno literaturo in ugotovili boste, da se eDNA že uporablja po vsem svetu za boljše razumevanje obnašanja in dinamike populacije kritičnih vrst.
Eden od primerov je Yangtze brezkončni prašič, zmerno težaven predmet preučevanja. Za začetek je v obstoju manj kot 1.050 živali, ki si je vrsta prislužila kritično ogrožen status Mednarodne unije za varstvo narave. Poleg tega pri plinih (kot že ime pove) nima hrbtne plavuti, kar pomeni, da komaj razbijejo površino, ko pridejo do dihanja, njihova koža pa je enakega temno sivega odtenka kot vode, ki jih naseljujejo.
"Iskreno lahko rečem, da ga še nikoli nisem videl v divjini, " pravi Kathryn Stewart, biologinja z amsterdamskega Inštituta za biotsko raznovrstnost in dinamiko ekosistemov. Toda zahvaljujoč eDNA, to Stewartu ne preprečuje preučevanja te skrivnostne vrste. "Z uporabo eDNA lahko zmanjšamo stroške in čas, potreben za celovito in natančno vzorčenje, kar je vedno pomembno za varstveno delo, zlasti v državah v razvoju, kjer so prednostne naloge in denar pogosto nizki, " pravi.
Na koncu je cilj ugotoviti, kateri dejavniki najbolj prispevajo k upadu prašičev - in to hitro. Po mnenju IUCN obstaja vrsta "izredno velike" nevarnosti izumrtja šele v naslednjih treh generacijah. "Jezovi, škrlatne mreže in povečan promet z ladjico se zdijo kot dobre stave, toda glede na to, kako težko je živali slediti, je to Skoraj nemogoče je ugotoviti, kje so zadnja imetja vrste in kaj naredi ta območja bolj bivalne kot velike proge reke, kjer so uspevali morski sesalci.
Zdaj si Stewart prizadeva za razvoj načinov, da eDNA ne bi samo razkrila, ali je neka vrsta prisotna ali je odsotna, temveč tudi, kako bogata je ta vrsta v določenem območju vode. Te rezultate bi lahko nato povezali z drugimi informacijami - na primer s prisotnostjo določenih vrst plena ali z bližino območij, gosto s človeškim bivališčem -, da bi določili, katere razmere lahko neskončna prašiča Yangtze najbolje prenaša.
"Očitno je, da je veliko mukotrpnega dela, ki sega v optimizacijo eDNA tehnik za različne vrste in okolja, " pravi Stewart, "a večinoma je to velik korak naprej - če želite, revolucija - za ohranjanje biologije."
Čeprav se newyorška reka Hudson morda ne zdi kot bast biotske raznovrstnosti, je za raziskovalce eDNA še posebej zanimiv in zahteven ekosistem. (Gavin Hellier / Alamy) DNK je molekula kontrastov. Na nek način je izjemno trdoživo, saj preživi sto tisoč let, zaprt v trdni kamnini ali pri skoraj vreli temperaturi, ki jo najdemo zraven globokomorskih hidrotermalnih odprtin (čeprav ne, ljubitelji Jurskega parka, verjetno ne more preživeti v žuželkastih žuželkah za milijone let). Na druge načine je izjemno krhek: DNK se lahko razgradi tudi zaradi sončne svetlobe, vodnih turbulenc in nekaterih kemikalij.
Ampak, ko pridete prav do tega, katera kakovost je zmagala?
To je vprašanje, ki ga je lani odgovoril Stoeckle z univerze Rockefeller in njegovi sodelavci. Skupina je šest mesecev zbirala tedenske vzorce vode iz dveh rek New Yorka, da bi videli, kaj nam eDNA lahko pove o ribjih vrstah, ki tam živijo. Veliko jabolko morda ni najbolj všeč kot eden najbolj neokrnjenih ali barvitih vodnih habitatov na Zemlji, toda Stoeckle pravi, da sotočje vsega, kar sladka in slana voda naredi za posebno zanimivo in zahtevno, študijsko področje za testiranje eDNA.
Stoeckle je želel vedeti: Ali je DNK tako močan, da bi vzorčenje pristana vrnilo vrtoglavo vrsto vrst od gorskih vod in obrežij do obalnih izlivov, odprtega oceana in globokega morja? Ali je bil DNK tako krhek, da je izginil ali razgradil, preden smo ga zbrali, ga analizirali? Kot kaže, je odgovor vmes.
"Ne le, da smo našli prave vrste rib, ampak smo jih našli tudi ob pravem času, " pravi Stoeckle. "Pozimi, ko vam bodo ribiči povedali, da ni vredno postavljati črte v vodo, dobimo zelo malo ali nič ribje eDNA. Nato od aprila in maja dobimo nenehno naraščajoče obnavljanje DNK rib do sredine poletja, ko v povprečnem vzorcu dobite 10 do 15 vrst. "
Z drugimi besedami, ugotovitve Stoeckela, objavljene v reviji PLOSONE za letošnji april, so ponovno potrdile tisto, kar že vemo o migracijah rib v pristaniščih New Yorka: na primer, da se črni brancin pozimi premika na morju in se spomladi vrne v pristanišče.
In to je ključno. Čeprav bi študija verjetno dobila veliko več naslovov, če bi odkrili, da bi iz kanalizacije (ali Nessie!) Našli aligatorjevo DNK, so ti rezultati veliko pomembnejši, saj so pričakovani. To je zato, ker je eDNA še vedno relativno novo orodje in če jo bomo jemali resno, jo je treba umeriti glede na zanesljive podatke, zbrane z metodami, ki jih bo morda nekega dne nadomestil.
Toda morda največja obljuba, ki jo ponuja eDNA? Možnosti, da znanstveniki vodijo noro kul znanost po noro-poceni cenovni točki.
Pogled na New York City East River, eno od zbirk Stoeckle. (Mark Stoeckle) Večina tega, kar vemo o migracijah rib, izhaja iz spuščanja ton mrež in pobiranja tega, kar prihaja, ali uporabe sončnih pingov za ustvarjanje posnetka tega, kar se dogaja spodaj. V manjših potokih in rekah lahko znanstveniki z elektrificiranimi palicami omamijo ribe in druga vodna bitja, kar jim omogoča razmeroma temeljite raziskave celo najbolj snenih bitij. Toda vse te metode zahtevajo dve stvari v veliki količini: čas in denar.
"Vsi, ki opravljajo raziskave morskega življenja, bi radi povečali pogostost in gostoto vzorčenja, " pravi Jesse Ausubel, eden od ustanoviteljev in voditeljev popisa morskega življenja. Toda Ausubel pravi, da lahko najem ladje na dan stane med 10.000 in 150.000 dolarjev, kar močno omeji, kolikokrat si lahko znanstveniki privoščijo, da spustijo svoje mreže ali vklopijo svoje sonarne naprave.
"Posledica tega je, da imamo ogromno vrzeli v tem, kar vemo, " pravi Ausubel, ki je tudi direktor programa za človeško okolje univerze Rockefeller, kjer vodi skupino, v katero je vključena tudi skupina Stoeckle.
Na srečo so nedavni napredki tehnologije zaporedja DNK znižali stroške, povezane z eDNA testi, na približno 50 USD na vzorec. To pomeni, da lahko znanstveniki zbirajo vzorce in izvajajo ankete veliko pogosteje, kot bi si jih lahko privoščili s tradicionalnimi metodami spremljanja. In za razliko od prepoznavanja vrste na podlagi njenih fizičnih lastnosti - zapletene spretnosti, ki zahtevajo veliko izkušenj in lahko še vedno ustvarijo napačne podatke - vzorce eDNA lahko zbere relativno enostavno vsak, ki ima malo treninga in sterilno posodo.
Končno, za razliko od vlečne mreže, sonarja ali elektro ribolova, vzorčenje eDNA praktično ni manjšega vpliva. Zaradi tega je tehnika še posebej privlačna za raziskovanje vrst, ki so že na vrvi. Za Stewarta je to ena najboljših stvari pri uporabi eDNA: Omogoča ji zastavljanje vprašanj o prašičih Yangtze, ne da bi v njihove habitate dodala še več prometa s čolni.
Stewart poudarja, da bi bila eDNA morda še posebej pomembna za države v razvoju, saj imajo pogosto visoko raven endemizma in povečano tveganje za izgubo vrst, hkrati pa imajo tudi manj sredstev za vlaganje v ohranjanje. "Čeprav želimo zaščititi čim več biotske raznovrstnosti, je v resnici potrebno sprejeti stroge odločitve o tem, kje in kako financirati ohranjanje, " pravi. In z eDNA lahko ta omejena sredstva naredimo še dlje.
Poleg tega bi eDNA lahko poleg ohranjanja znanih živali pomagala tudi biologom, da odkrijejo skrite vrste, ki plavajo pod nosom. David Lodge, biolog z univerze Cornell in direktor Atkinsonovega centra za trajnostno prihodnost, opozarja na potencial uporabe te tehnike v ekosistemih, kot je množično, še manj iskan afriški jezero Tanganyika. Medtem ko raziskovalci vedo, da je jezero polno različnih cichlidskih rib, je verjetno še veliko nerazkritih vrst.
"Verjamemo, da bomo odkrili temno raznolikost - vrste tam zunaj, ki še nikoli niso bile opisane, " je v začetku tega meseca dejal Lodge med Smithsonianovim vrhom o Zemljinem optimizmu, zborovanju državljanov, znanstvenikov in aktivistov, ki razmišljajo o naravi.
Stoeckle, ostrige krastača, "očarljivo grda" vrsta, ki jo običajno najdemo v pristaniščih New Yorka. (barrierislandnaturalist) Medtem takšni, kot je Gemmell, vzbujajo zanimanje za idejo. Gemmell pravi, da ga je po nekaj tvitih o uporabi eDNA za iskanje Nessie zanimalo resnično delo na področju eDNA, ki ga v zadnjih dveh tednih opravlja na Novi Zelandiji, kot ga je videl v dveh letih, ko je pridno zbiral in testiral vzorce vode.
Resnično delo eDNA, mimogrede, vključuje uporabo eDNA za odkrivanje invazivnih morskih alg in plaščarjev, preden se bodo lahko prijeli na vodnih poteh Nove Zelandije. Trenutno se takih bitij zavedamo šele, ko so se prijeli. Toda če bi rutinsko testiranje eDNA vodnih poti pokazalo prisotnost takih bitij dovolj zgodaj, bi morda lahko šli v ofenzivo in izkoreninili invazije skoraj preden se začnejo.
Na žalost bo na lov na škotske pošasti verjetno treba počakati, dokler nekdo ne bo želel izsušiti nekaj sredstev. Toda Stoeckle pravi, da mu je ideja všeč in ne vidi nobenih tehničnih omejitev, zakaj ne bi delovalo. "Edina težava, " pravi Stoeckle, "je, ali Monster Loch Ness dejansko obstaja."
In če ne? To je težava, ki jo celo znanstveniki, ki se ukvarjajo z eDNA, ne morejo rešiti.
