Neil Gemmell are un plan secret pentru a găsi unde se află Monstrul lui Nessie Loch Ness.
Continut Asemanator
- Cheia pentru protejarea vieții pe Pământ poate fi o codificare a acesteia
- În curând, veți putea să vă spuneți dacă peștele dvs. din acvariu a fost prins cu cianură
- Specii pe cale de disparitie? Știință pentru salvarea (genetică)!
- Oamenii de știință pot spune ce pești trăiesc unde se bazează pe ADN-ul în apă
Nu, chiar s-a gândit la asta. Dacă în Loch există ceva mare și ciudat, ar fi aruncat celule pline de ADN ca orice altceva. Probabil o mulțime de lucruri. Și chiar dacă nu avem niciun dino-ADN în biblioteca de referință pentru a verifica eșantioanele, Gemmell, un profesor de genomică la Universitatea din Otago din Noua Zeelandă, spune că știm suficient despre cum ar trebui să arate pentru a spune dacă există un plesiozaur care trăiește în Scoția actuală.
Atunci tot ce aveți nevoie este o modalitate de a determina dacă există vreun ADN plesiozaur care plutește în aceste adâncimi acvatice. Introduceți ADNc. Nu, nu este versiunea electronică a ADN-ului. În termenii cei mai simpli, ADNc este ceea ce oamenii de știință numesc orice material genetic dobândit din mediu, mai degrabă decât creatura în sine. Și în timp ce ADNAD poate fi găsit din punct de vedere tehnic ascuns în sol sau în aer, apa este un mediu deosebit de util, deoarece poate fi atât de ușor colectată, încordată și redusă.
Scoate un pahar de apă din curentul din curtea ta și ține-l la lumină. Apele noroioase, învolburate, sunt pline de urme invizibile ale vieții. De la iazul de peștișoare din mall, până la valurile care se scurg pe malul mării, fiecare corp de apă este o mlaștină de celule slăgite. Mai mult decât atât, oamenii de știință au conceput recent metode prin care pot diferenția secvențele de ADN din acea suspensie pentru a diferenția între un crab albastru, o balenă albastră sau chiar un monstru Loch Ness - fără a pune vreodată ochii asupra animalului însuși.
Pentru a fi abundent de clar, Gemmell nu pariază pe posibilitatea de a găsi un plesiozaur în Loch Ness. Dar este dispus să parieze asupra puterii ADN-ului pentru a ne ajuta să concepem noi strategii de conservare și să rezolvăm chiar și unele dintre cele mai persistente mistere ecologice ale timpului nostru.
Potențialul acestei tehnici este vast: în Croația, oamenii de știință o folosesc pentru a căuta peșteri pentru o salamandă acvatică orbă, incoloră, cunoscută sub numele de dragonul peșterii sau olm. În sud-estul american, ADND ne spune cât de mulți amfibieni secreți, giganti, cunoscuți ca infernali au scăzut de-a lungul intervalului lor istoric. În Asia, cercetătorii au dovedit doar că ADNc poate fi folosit și pentru a studia meduzele precum urzica marină japoneză. Și în Australia, oamenii de știință au descoperit că teste similare pot fi folosite pentru a studia activitatea de depunere a icrelor în periculul Macquarie pe cale de dispariție.
„Chiar nu vreau să devin cunoscut drept tipul care caută monstrul Loch Ness”, spune Gemmell. „Dar cred că este un cârlig minunat pentru a-i determina pe oameni să vorbească despre ADND.”
O porumă fină Yangtze în Institutul de Hidrobiologie din cadrul Academiei Chineze de Științe, din Wuhan, provincia centrală a Chinei Hubei, 10 mai 2016. Populația actuală fără porumbei, potrivit oamenilor de știință, este mai mică de 1.000. (Xinhua / Alamy) Pentru a vă face o idee despre cum arată ADND, imaginați-vă că faceți pâine și tocmai ați împrăștiat o grămadă de făină peste tejghea. După ce ați frământat pâinea un pic, acel pic de praf care a mai rămas? Acesta este practic ceea ce poate extrage dintr-un litru de apă scos din râul Hudson, spune Mark Stoeckle, asociat principal de cercetare la Programul pentru Mediul Uman al Universității Rockefeller. Numai ADNc nu este alb alb. Este maroniu.
Iar pentru animalele care nu sunt la fel de ipotetice ca Nellie, acel material maro-nebun are o promisiune reală. Aruncă o privire peste literatura științifică și vei descoperi că ADNAD este deja utilizat în întreaga lume pentru a înțelege mai bine comportamentul și dinamica populației speciilor critice.
Un exemplu este porumba fină Yangtze, un subiect notabil de dificil de studiat. Pentru început, au rămas mai puțin de 1.050 de animale, care câștigă speciilor un statut în pericol de critică de Uniunea Internațională pentru Conservarea Naturii. Mai mult decât atât, pompoanele (așa cum sugerează și numele lor) nu au o aripioară dorsală, ceea ce înseamnă că abia rup suprafața atunci când se ridică să respire, iar pielea lor este aceeași nuanță gri închisă ca apele pe care le locuiesc.
„Sincer pot spune că nu am văzut niciodată unul în sălbăticie”, spune Kathryn Stewart, biolog la Institutul Universității din Amsterdam pentru Biodiversitate și Dinamica ecosistemelor. Dar, datorită eDNA, asta nu îl împiedică pe Stewart să studieze această specie criptică. „Folosind ADND, suntem capabili să reducem costurile și timpul necesar pentru prelevarea completă și precisă, ceea ce este întotdeauna o preocupare pentru lucrările de conservare, în special în țările în curs de dezvoltare, unde prioritizarea și banii sunt adesea scăzute”, spune ea.
În cele din urmă, obiectivul este de a descoperi care sunt factorii care contribuie cel mai mult la declinul proaspătului - și rapid. Potrivit UICN, specia este cu un risc „extrem de ridicat” de dispariție în doar următoarele trei generații. „Barajele, plasele de branhii și traficul maritim de barcă toate par a fi pariuri bune, dar având în vedere cât de greu sunt animalele de urmărit, este este aproape imposibil să-mi dau seama unde sunt ultimele rezerve ale speciei și ce face aceste zone mai locuibile decât întinderile vaste ale râului în care mamiferele marine obișnuiau să prospere.
Acum, Stewart lucrează la dezvoltarea unor căi pentru ADNc nu doar să dezvăluie dacă o specie este prezentă sau absentă, dar cât de abundentă ar putea fi acea specie într-o anumită întindere de apă. Aceste rezultate ar putea fi apoi corelate cu alte informații - prezența anumitor specii de pradă, de exemplu, sau apropierea de zone cu densitate de locuințe umane - pentru a determina ce condiții poate tolera cel mai bine porumbul fin de Yangtze.
„Evident, există o mulțime de lucrări de stingere a durerii care se îndreaptă spre optimizarea tehnicilor de ADNc pentru diferite specii și medii”, spune Stewart, „dar în mare parte, este un pas uriaș înainte - o revoluție dacă veți face asta - pentru biologia conservării.”
În timp ce râul Hudson din New York s-ar putea să nu pară un bastion al biodiversității, este un ecosistem deosebit de interesant și provocator pentru cercetătorii ADND. (Gavin Hellier / Alamy) ADN-ul este o moleculă de contraste. În unele moduri, este impresionant de rezistent, supraviețuind sute de mii de ani înmormântați în roca solidă sau la temperaturile aproape în clocot care se găsesc pe lângă gurile de aerisire hidrotermale din adâncime (deși nu, fani ai Parcului Jurasic, probabil că nu poate supraviețui în insectele închise de chihlimbar. de milioane de ani). În alte moduri, este extrem de fragil: ADN-ul poate fi, de asemenea, descompus de lumina solară, turbulența apei și anumite substanțe chimice.
Dar când ajungeți la asta, ce calitate câștigă?
Aceasta este întrebarea Stoeckle de la Universitatea Rockefeller și colegii săi au început să răspundă anul trecut. Echipa a petrecut șase luni colectând probe săptămânale de apă din două râuri ale orașului New York pentru a vedea ce ADNc din interior ne-ar putea spune despre speciile de pești care locuiesc acolo. Marele Apple s-ar putea să nu lovească cel mai mult ca unul dintre cele mai verzi sau mai colorate habitate acvatice de pe Pământ, dar Stoeckle spune că confluența a tot ceea ce apa dulce și apa sărată creează o zonă de studiu deosebit de interesantă și provocatoare pentru testarea ADND.
Stoeckle voia să știe: ADN-ul este atât de robust încât eșantionarea unui port ar reveni o serie amețitoare de specii de la apele de munte și de pe malurile râurilor în estuarele de coastă, oceanul deschis și marea adâncă? Sau ADN-ul a fost atât de fragil încât a dispărut sau s-a degradat înainte de a-l putea colecta pentru a-l analiza? După cum se dovedește, răspunsul se află între.
„Nu numai că am găsit tipurile potrivite de pește, dar le-am găsit la momentul potrivit”, spune Stoeckle. „În timpul iernii, când pescarii îți vor spune că nu merită să pui o linie în apă, primim foarte puțin sau nu există ADNP de pește. Apoi, începând din aprilie și mai, obținem o recuperare în continuă creștere a ADN-ului de pește până la mijlocul verii, când obțineți 10-15 specii într-un eșantion mediu. ”
Cu alte cuvinte, concluziile lui Stoeckle, publicate în jurnalul PLOSONE din luna aprilie, au reafirmat ceea ce știam deja despre migrațiile de pești în porturile din New York: de exemplu, că fundul negru se mută în larg în iarnă și se întoarce în port în primăvară.
Și asta este crucial. În timp ce, probabil, studiul ar fi obținut mult mai multe titluri dacă ar fi găsit ADN aligator scurgând din canalizare (sau Nessie!), Aceste rezultate sunt mult mai importante, deoarece se așteaptă. Acest lucru se datorează faptului că eDNA este încă un instrument relativ nou și, dacă va fi luat în serios, trebuie calibrat pe baza datelor fiabile colectate din metodele pe care le-ar putea înlocui într-o zi.
Dar poate cea mai mare promisiune oferită de ADNc? Potențialul oamenilor de știință de a efectua științe nebunești la un preț de nebunie.
O vedere a râului est al orașului New York, unul dintre site-urile de colecție ale lui Stoeckle. (Mark Stoeckle) Cea mai mare parte a ceea ce știm despre migrațiile peștilor provine din căderea de tone de plase și de la alegerea prin ceea ce apare, sau folosirea ping-urilor solare pentru a crea o imagine a ceea ce se întâmplă mai jos. În pâraiele și râurile mai mici, oamenii de știință pot folosi baghete electrificate pentru a înăbuși peștii și alte creaturi acvatice, permițându-le să efectueze sondaje relativ minuțioase chiar și cele mai interesante creaturi. Dar toate aceste metode necesită două lucruri în cantitate mare: timp și bani.
„Toți cei care fac studii de viață marină ar dori să crească frecvența și densitatea eșantionării”, spune Jesse Ausubel, unul dintre fondatorii și liderii recensământului vieții marine. Însă Ausubel spune că poate închiria o navă cu costuri între 10.000 și 150.000 USD pe zi, ceea ce limitează sever de câte ori oamenii de știință își pot permite să renunțe la plasele lor sau să le pornească dispozitivele sonare.
„Rezultatul este că există lacune uriașe în ceea ce știm”, spune Ausubel, care este, de asemenea, director al Programului Universității Rockefeller pentru Mediul Uman, unde conduce grupul din care face parte Stoeckle.
Din fericire, recentele progrese în tehnologia de secvențiere a ADN-ului au dus la reducerea costurilor asociate testelor ADNc la aproximativ 50 USD pe eșantion. Acest lucru înseamnă că oamenii de știință pot aduna eșantioane și efectua sondaje mult mai frecvent decât și-ar putea permite să folosească metodele tradiționale de monitorizare. Și spre deosebire de identificarea unei specii bazate pe trăsăturile sale fizice - o abilitate dificilă care necesită o mulțime de experiență și poate totuși să producă date false - probele de ADND pot fi adunate relativ ușor de către oricine are un pic de antrenament și un recipient steril.
În cele din urmă, spre deosebire de trawling, sonar sau electrofishing, prelevarea de ADNc este practic fără impact. Aceasta face ca tehnica să fie deosebit de atrăgătoare pentru supravegherea speciilor care sunt deja pe frânghii. Pentru Stewart, acesta este unul dintre cele mai bune lucruri despre utilizarea ADN-ului: Îi permite să pună întrebări cu privire la porpoizele Yangtze fără a adăuga și mai mult trafic de bărci în habitatele lor.
Stewart subliniază că ADNc ar putea fi deosebit de important pentru țările în curs de dezvoltare, deoarece acestea au adesea un nivel ridicat de endemism și un risc crescut pentru pierderea speciilor, având în același timp mai puține resurse pentru a investi în conservare. „Deși vrem să protejăm cât mai multă biodiversitate, realitatea este că trebuie să luăm decizii dure despre unde și cum să finanțăm conservarea”, spune ea. Și cu eDNA, putem face ca aceste fonduri limitate să meargă și mai departe.
Mai mult decât atât, dincolo de conservarea animalelor cunoscute, ADNc ar putea ajuta, de asemenea, biologii să descopere specii ascunse care înotă sub nasurile noastre. David Lodge, biolog la Universitatea Cornell și director al Centrului Atkinson pentru un viitor sustenabil, subliniază potențialul utilizării acestei tehnici în ecosistemele precum Lacul Tanganyika, masiv, dar puțin căutat din Africa. În timp ce cercetătorii știu că lacul se tâmplă cu diverși pești cichlidici, există probabil multe specii încă nedescoperite.
"Credem că vom descoperi diversitatea întunecată - specii de acolo care nu au fost niciodată descrise", a spus Lodge în timpul summitului Smithsonian's Earth Optimism, o adunare de cetățeni, oameni de știință și activiști care se gândesc la conservare, la începutul acestei luni.
Potrivit lui Stoeckle, un pescuit de măceșe de stridie, o specie „fermecător de urât”, întâlnită în mod obișnuit în porturile din New York. (Barrierislandnaturalist) Între timp, cei precum Gemmell generează interes pentru idee. Gemmell spune că după câteva Tweet-uri despre utilizarea ADN-ului pentru a-l căuta pe Nessie, el a avut mai mult interes pentru adevărata lucrare de ADND pe care o face în Noua Zeelandă în ultimele două săptămâni decât a văzut în doi ani de colectare și testare a probelor de apă.
Adevărata lucrare a ADND, apropo, implică utilizarea ADN-ului pentru a detecta algele și tunicele invazive înainte de a putea pune stăpânire pe căile navigabile din Noua Zeelandă. În momentul de față, devenim cu adevărat conștienți de astfel de creaturi doar după ce au luat stăpânire. Însă dacă testarea rutină a ADND pe căile navigabile ar evidenția prezența unor astfel de creaturi suficient de devreme, am putea fi în stare să mergem pe ofensivă, înrădăcinând invaziile aproape înainte de a începe.
Din păcate, vânătoarea monștrilor scoțieni va trebui probabil să aștepte până când cineva vrea să tusească o anumită finanțare. Dar Stoeckle spune că iubește ideea și nu vede nicio limitare tehnică de ce nu ar funcționa. „Singura problemă”, spune Stoeckle, „este dacă Monstrul Loch Ness există de fapt.”
Și dacă nu? Aceasta este o problemă chiar și oamenii de știință care utilizează ADND nu pot rezolva.
