Μελέτες στον ζωολογικό κήπο δείχνουν ότι η εκφόρτωση του DNA από τον αέρα μπορεί να βοηθήσει στην παρακολούθηση ειδών που απειλούνται με εξαφάνιση: NPR
Οι ερευνητές μπόρεσαν να ανιχνεύσουν DNA από ελέφαντες στον ζωολογικό κήπο της Κοπεγχάγης απλά λαμβάνοντας δείγμα αέρα από την περιοχή.
IDA MARIE ODGAARD/Ritzau Scanpix/AFP μέσω Getty Ima
Απόκρυψη λεζάντας
Διακόπτης υπότιτλων
IDA MARIE ODGAARD/Ritzau Scanpix/AFP μέσω Getty Ima
Οι ερευνητές μπόρεσαν να ανιχνεύσουν DNA από ελέφαντες στον ζωολογικό κήπο της Κοπεγχάγης απλά λαμβάνοντας δείγμα αέρα από την περιοχή.
IDA MARIE ODGAARD/Ritzau Scanpix/AFP μέσω Getty Ima
Ένα ουσιαστικό μέρος της προστασίας των απειλούμενων ειδών είναι να γνωρίζετε πού ζείτε. Τώρα οι ερευνητές λένε ότι βρήκαν ένα ισχυρό νέο εργαλείο που μπορεί να βοηθήσει: την εκφόρτωση του DNA από τον αέρα.
«Αυτή είναι λίγο τρελή ιδέα», παραδέχεται η Elizabeth Clare, μοριακή οικολόγος στο Πανεπιστήμιο York στο Τορόντο του Καναδά. «Στην πραγματικότητα ρουφάμε DNA από τον ουρανό».
Αλλά λειτουργεί. Η ομάδα της Κλερ ήταν μία από τις δύο ομάδες Δημοσιεύω Φύλλα στο περιοδικό τρέχουσα βιολογία Η Πέμπτη δείχνει ότι δεκάδες είδη ζώων μπορούν να ανιχνευθούν απλώς με τη λήψη δειγμάτων αέρα.
Η ιδέα του «τρελού»
Η χρήση οικολογικού DNA, ή eDNA, για την παρακολούθηση ειδών δεν είναι κάτι καινούργιο. Εδώ και μερικά χρόνια, οι ερευνητές χρησιμοποιούν DNA στο νερό για να παρακολουθούν υδρόβια ζώα. Κατάφεραν επίσης να πάρουν το eDNA από φυτά που επιπλέουν στον αέρα.
«Ένα από τα πράγματα που ανακαλύψαμε στην έρευνα του eDNA είναι ότι οποιοδήποτε περιβαλλοντικό μέσο (νερό, έδαφος, χιόνι κ.λπ.) έχει τη δυνατότητα να φιλοξενήσει DNA από το οποίο μπορούμε να δειγματίσουμε», είπε ο Stephen F. Ο Speer, ερευνητής βιολόγος στο Γεωλογικό Ινστιτούτο των Ηνωμένων Πολιτειών, έγραψε μέσω email. Ο Spear χρησιμοποίησε το eDNA για να παρακολουθήσει έναν τύπο σαλαμάνδρας που είναι γνωστός ως hellbender.
Αλλά η ιδέα της χρήσης του eDNA από τον αέρα για την παρακολούθηση ενός μεγάλου άγριου ζώου όπως ο ρινόκερος ή μια καμηλοπάρδαλη εξακολουθεί να ακούγεται «τρελή» στην Christine Bowman, ερευνήτρια στο Ινστιτούτο GLOBE στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης στη Δανία και επικεφαλής συγγραφέας της δεύτερης εργασίας στο Current Biology.
Η Bowman και η ομάδα της σκέφτηκαν την ιδέα ανεξάρτητα από την ομάδα της Claire πριν από μερικά χρόνια. Προσπαθούσε να βρει μια παράξενη ερευνητική ιδέα για ένα δανικό ίδρυμα που χρηματοδοτεί την απομακρυσμένη επιστήμη.
«Τελικά απογοητεύτηκα τόσο πολύ που φώναξα, «Όχι! Πρέπει να είναι ακόμα πιο τρελό! Πρέπει να είναι, σαν αναρρόφηση του DNA ενός ζώου από τον αέρα! “
Κόλλησε την ιδέα και τελικά εξασφάλισε χρηματοδότηση και προσέλαβε μια μεταδιδακτορική με το όνομα Christina Lingard. Το πρώτο καθήκον του Lynggaard ήταν να καταλάβει τι είδους συσκευή θα μπορούσε να χρησιμοποιήσει η ομάδα για να απορρίψει το eDNA από τον αέρα.
«Δοκιμάσαμε τρεις διαφορετικές συσκευές και η μία ήταν ηλεκτρική σκούπα και η άλλη εμπορική», λέει ο Lingard.
Δούλεψε. Μπορούσαν να κάνουν δειγματοληψία DNA απλά χρησιμοποιώντας το, παρόλο που ήταν «πολύ θορυβώδες». Ο Lynggaard χρησιμοποίησε επίσης μερικούς αυτοσχέδιους δειγματολήπτες που χρησιμοποιούσαν έναν μικρό ανεμιστήρα, όπως έναν ανεμιστήρα υπολογιστή, τοποθετημένο σε περίβλημα εκτυπωμένο με 3D. Λειτουργούσαν καλά και ήταν πολύ πιο αθόρυβα και πιο ενεργειακά αποδοτικά. Ο Bohmann πιστεύει ότι θα ήταν πιο χρήσιμοι για την πραγματική δειγματοληψία στη φύση.
Μια ιστορία δύο ζωολογικών κήπων
Για να λειτουργήσει το πείραμα, η ομάδα χρειαζόταν επίσης ένα καλό μέρος για να ψάξει για το DNA του ζώου.
«Συνειδητοποιήσαμε ότι είχαμε έδρα στην Κοπεγχάγη… είχαμε τον ζωολογικό κήπο της Κοπεγχάγης», θυμάται ο Baumann. Ήταν σαν ένας ζωολογικός κήπος που χτίστηκε ειδικά για αυτό το πείραμα: Τα περισσότερα από τα ζώα δεν είναι ιθαγενή, επομένως μένουν στην πραγματικότητα στην ανάλυση DNA.
«Αν εντοπίσουμε ένα φλαμίνγκο, είμαστε σίγουροι ότι δεν προέρχεται από πουθενά αλλού εκτός από ένα περίβλημα φλαμίνγκο», λέει.
Η ομάδα πήρε δείγματα από όλο τον ζωολογικό κήπο. Ήταν σοκαρισμένοι. Αιχμαλώτισαν 49 είδη ζώων, συμπεριλαμβανομένων ρινόκερων, καμηλοπαρδάλεων και ελεφάντων.
«Ανακαλύψαμε ακόμη και ψάρια guppy που ζούσαν στη λίμνη σε ένα σπίτι στο τροπικό δάσος», λέει ο Bowman. «Ήταν απλά τόσο εκπληκτικό».
Εν τω μεταξύ, η Elizabeth Clare, επίσης συνδεδεμένη με το Queen Mary University of London, έκανε δειγματοληψία σε έναν υπαίθριο ζωολογικό κήπο στο Cambridgeshire του Ηνωμένου Βασιλείου.
Η ομάδα της κατάφερε να ανακαλύψει 25 είδη, ακόμη και μερικά ζώα που δεν ανήκουν σε ζωολογικούς κήπους: «Πράγματα όπως ο ευρασιατικός σκαντζόχοιρος, ο οποίος κινδυνεύει με εξαφάνιση στο Ηνωμένο Βασίλειο», λέει η Claire. Οι φύλακες του πάρκου ελέγχουν για να δουν σκαντζόχοιρους να περιφέρονται στην περιοχή.
Οι δύο ομάδες επρόκειτο να υποβληθούν σε ένα επιστημονικό περιοδικό όταν έμαθαν η μία για τη δουλειά της άλλης.
Η Claire θυμάται, “Ξύπνησα από αυτό το ξέσπασμα μηνυμάτων κειμένου από τους συν-συγγραφείς μου που έλεγαν: “Υπάρχει άλλο χαρτί, το έχεις δει;”
Η Claire και ο Bowman γνώριζαν ο ένας τον άλλον και αντί να ανταγωνίζονται για να βγουν μια δημοσίευση πρώτα, οι δύο ομάδες επικοινώνησαν και αποφάσισαν να δημοσιεύσουν τα ευρήματά τους ως ζευγάρι.
«Επιβεβαιώνουμε ανεξάρτητα ότι αυτό λειτουργεί για εμάς και για όλους τους άλλους», λέει η Claire. «Νομίζω, πιστεύουμε και οι δύο, ότι τα φύλλα είναι πιο δυνατά μαζί».
Θα μπορούσε το αερομεταφερόμενο DNA να βοηθήσει στην παρακολούθηση ειδών που απειλούνται με εξαφάνιση;
Υπάρχουν πολλά αναπάντητα ερωτήματα. Για ένα πράγμα, λέει η Claire, οι ερευνητές εξακολουθούν να μην είναι σίγουροι για το τι eDNA ανακαλύπτουν στην πραγματικότητα. Θα μπορούσε να είναι το δέρμα, το σάλιο ή ακόμα και τα ούρα ή τα κόπρανα.
Επίσης, «υπήρχαν κάποια είδη που δεν ανακαλύψαμε ποτέ παρόλο που ξέραμε ότι υπήρχαν», σημειώνει. Της λείπει η αγέλη των ξεγελασμένων λύκων της, παρόλο που τους μυρίζει σε όλο τον ζωολογικό κήπο. Ο Λίνγκαρντ λέει ότι η ομάδα τους έχασε τους ιπποπόταμους στον ζωολογικό κήπο της Κοπεγχάγης.
«Βλέπω την τρέχουσα κατάσταση του αερομεταφερόμενου eDNA πολύ παρόμοια με όταν κυκλοφόρησαν τα πρώτα έγγραφα για το υδατικό eDNA πριν από μια δεκαετία», λέει ο Stephen Speer, βιολόγος του USGS που δεν συνδεόταν με καμία από τις δύο ομάδες.
Πιστεύει ότι χρειάζεται περισσότερη έρευνα για να δείξει πώς μπορεί να εφαρμοστεί η δειγματοληψία αέρα από το eDNA: “Αυτή η τεχνολογία θα λειτουργεί με συνέπεια με ζώα που είναι μικρότερα ή πιο κινητικά; Πώς συγκρίνεται με άλλες μεθόδους, όπως οι παγίδες με κάμερα; Ο καλύτερος τρόπος δειγματοληψίας και να συλλέξει το eDNA από τον αέρα;»
Από την πλευρά της, η Claire είναι πρόθυμη να βουτήξει στην απάντηση σε αυτές τις ερωτήσεις, αναπτύσσοντας τη δειγματοληψία αέρα eDNA σε μια τεχνική ακρογωνιαίο λίθο για τη διατήρηση.
«Έχω αυτό το όραμα της παγκόσμιας δειγματοληψίας που μπορεί να πάρει DNA από όλες αυτές τις διαφορετικές πηγές, από χώμα, μέλι, βροχή, χιόνι, αέρα και νερό, και να το ακολουθήσει in situ και να στείλει τα δεδομένα στους διακομιστές», λέει. Στόχος θα είναι ένα παγκόσμιο σύστημα βιοπαρακολούθησης για τα ζώα του κόσμου. «Δεν έχουμε συντονισμένο σύστημα για αυτό».
Η Claire πιστεύει ότι οι απαντήσεις σε μερικές από τις πιο δύσκολες ερωτήσεις στον τομέα της διατήρησης μπορούν κυριολεκτικά να βρίσκονται ακριβώς μπροστά στα πρόσωπά μας να κρέμονται στον αέρα.
“Ακραίος μαθητής. Επίλυση προβλημάτων. Παθιασμένος εξερευνητής. Αθεράπευτος μελετητής twitter. Λάτρης του καφέ.”