Predstavljajte si, da preučujete živali, ne da bi jih videli. Se sliši smešno? Ljudem, kot smo mi, ki so se prvič zanimali za biologijo, ker imamo radi živali in jih radi preučujemo, ja, sliši se slabo. Če pa pomislite, kaj počnejo forenzični preiskovalci, ko iščejo dokaze DNK na kraju zločina, ali kaj počnejo zdravniki, ko v bolnikovi krvi odkrijejo patogena, je točno to: odkrijejo življenjske oblike, ne da bi jih videli.
Sorodne vsebine
- Prava znanost za megalodonom
DNK je življenjski modri tisk. Prisotna je v skoraj vsakem organizmu na Zemlji, običajno pa jo preučujemo tako, da jo odvzamemo iz kosa tkiva ali krvnega vzorca. Res pa je DNK povsod: živali ga nenehno odvajajo, ko se praskajo, ko izpuščajo urin, jajčeca, slino, iztrebke in seveda, ko umrejo. Vsako okolje, od vaše postelje do najglobljih vdolbin oceanov, je polno "biološkega prahu", večinoma celičnega materiala, ki vsebuje DNK organizmov, ki so ga pustili za seboj. Temu pravimo »okoljska DNK« ali eDNA.
Znanstveniki so ob vse bolj hitri, natančni in cenovno dostopni tehnologiji v zadnjih letih lotili DNK v sledeh iz mnogih okolij. In ta "mikro" pristop se je celo izkazal za koristnega za znanstvenike, ki raziskujejo tako velika okolja kot oceani.
Judith plava s kladivom na Bahamih: morskih psov je težko pregledati in spremljati, saj je ocean tako velik. (Nicolo Roccatagliata, avtor avtor) Mnoge morske živali so velike, redke, nedostopne in zelo mobilne. Morski psi so očiten primer: v oceanih predstavljajo majhen delež biomase, večino njih je precej težko ujeti, zato so v konfliktu s človekom, odkar smo se začeli ukvarjati z morjem. Z nekaj izjemami se nas izogibajo, zaradi nas pa je mnogim postalo nevarnost izumrtja.
Zato smo mislili, da bi bilo zanimivo videti, če bi lahko z vzorčenjem nekaj steklenic oceanske vode (in delcev DNK v njej) hitro preslikali prisotnost in distribucijo morskih psov, ne da bi se lovili divjih preganjanj ali uporabljali čas in vire, intenzivne metode ribolova morskih psov. Z veseljem smo ugotovili, da je to v resnici mogoče in da je v različnih geografskih regijah mogoče zaznati različne vrste, čeprav bi na območjih, ki so jih ljudje bolj prizadeli, opazili redko prisotnost morskih psov.
Vzorčenje Stefana v Belizeju (Judith Bakker, avtor) Resnično merilo učinkovitosti tega pristopa k eDNA pri spremljanju morskih psov pa bi se pokazalo šele, če bi bilo to v nasprotju z uveljavljenimi, preizkušenimi metodologijami, kot so na primer potapljaški vizualni popisi ali podstavljeni posnetki podvodnih kamer.
To je bilo v središču naše najnovejše študije, ki je bila izvedena s sodelavci iz južnoacifiškega otočja Nove Kaledonije, Francije, Avstralije in ZDA, ki je zdaj objavljena v reviji Science Advances . Rezultati so bili zelo navdušujoči: 22 vzorcev vode, zbranih v nekaj tednih, je v dveh letih odkrilo več morskih psov kot stotine vabljenih opazovanj podvodnih kamer, in tisoče potapljačev v obdobju desetletij. Skoraj polovice vrst, odkritih s pomočjo DNK iz okolja, sploh ni bilo mogoče najti s tradicionalnimi metodami. Medtem ko je eDNA lahko zaznala prisotnost nekaterih morskih psov v približno 90 odstotkih vzorcev, so podvodne kamere lahko upravljale le nekaj več kot 50 odstotkov, potapljanje pa okoli 15 odstotkov.
Nova Kaledonija: samo 22 vzorcev vode eDNA (rdeče zvezde) je odkrilo več morskih psov kot številni posnetki s kamere (modra) ali potapljanje (zelena). (Boussarie & Bakker idr. (2018)) Zanimivo je, da je eDNA presegla druge metode tako na neokrnjenem kot na prizadetem območju. Številne vrste morskih psov so bile odkrite tudi v prometnih, hrupnih in izčrpanih območjih, kjer so mislili, da jih bodo iztrebili. To kaže, da je še vedno prisotna neka temna raznolikost v obliki ostankov posameznikov in skupin, ki potrebujejo zaščito. Podobno lahko pomaga eDNA z razkritjem videza na novo ustanovljenih tujerodnih vrst, ki širijo svoj obseg. Vse to je dobra novica za vse in zato.
Glede na hitrost in učinkovitost vzorčenja eDNA je mogoče v krajšem času pregledati veliko večji del morja, da se zbere pregled nad raznolikostjo raznolikosti na večjih območjih in habitatih, ob različnih gradientih okolja in v različnih obdobjih. Potencialno bi lahko hitro izdelali zemljevide raznovrstnosti vrst in jih uporabili za ustvarjanje prediktivnih modelov in prepoznavanje dejavnikov, ki vplivajo na raznolikost, medtem ko se razvijajo metode za izboljšanje kvantitativnega vidika odkrivanja eDNA tudi pri drugih karizmatičnih vrstah. Vse to bo v veliko pomoč tistim, ki morajo izdelati načrte za zaščito ključnih habitatov in ekosistemov.
Okoljska DNK se še vedno hitro razvija. Baze podatkov, ki jih uporabljamo za uskladitev z neznanimi zaporedji, pridobljenimi iz morja, morajo biti obogatene z novimi referencami DNK mnogih obstoječih vrst - vsaka raziskava e-DNA na več vrstah je do zdaj odkrila velike količine zaporedij, ki jih ni mogoče uskladiti z nobeno referenco. Precejšen delež teh pripada organizmom, ki jih znanstveniki še ne bodo opisali.
Trenutno na voljo »sonde DNK« bodo morale postati daljše, saj kratke sekvence včasih ne bodo mogle ločiti tesno povezanih vrst. Na primer, morski pes morskega psa je delil nekaj identičnih sekvenc s sivim grebenom morskega psa vzdolž raztezka DNK, uporabljenega v naši raziskavi. Kljub temu vsi začetni podatki kažejo, da nam lahko ta pristop prinese korak bližje k razumevanju in boljšemu upravljanju največjega ekosistema na Zemlji.
Ta članek je bil prvotno objavljen na pogovoru.
Stefano Mariani, katedra za konzervacijsko genetiko, Univerza v Salfordu
Judith Bakker, znanstvena sodelavka, okoljske in življenjske znanosti, Univerza v Salfordu
