Imaginați-vă că studiați animalele fără să le vedeți. Suna asta ridicol? Pentru oameni ca noi, care s-au interesat mai întâi de biologie pentru că iubim animalele și ne place să le studiem, da, sună ca o afacere slabă. Cu toate acestea, dacă vă gândiți la ce fac anchetatorii criminalisti atunci când caută dovezi ADN la locul crimei sau ce fac medicii atunci când detectează un agent patogen în sângele unui pacient, este exact așa: detectează formele de viață fără să le vadă.
Continut Asemanator
- Adevărata știință în spatele Megalodonului
ADN-ul este imprimarea albastră a vieții. Este prezent în practic toate organismele de pe Pământ și, de obicei, îl studiem extrăgându-l dintr-o bucată de țesut sau dintr-o probă de sânge. Dar ADN-ul, într-adevăr, este peste tot: animalele îl vărsă constant, când se zgârie, când eliberează urină, ouă, salivă, excremente și, desigur, când mor. Fiecare mediu, de la patul vostru până la adâncurile adânci ale oceanelor, este plin de „praf biologic”, în mare parte material celular, care conține ADN-ul organismelor care l-au lăsat în urmă. Aceasta, noi numim „ADN de mediu”, sau ADNc.
Asistenți de o tehnologie din ce în ce mai rapidă, precisă și accesibilă, oamenii de știință au început, în ultimii ani, să secvențeze acest ADN din multe medii. Iar această abordare „micro” s-a dovedit chiar utilă oamenilor de știință care investighează medii la fel de vaste precum oceanele.
Judith înoată cu un cap de ciocan în Bahamas: rechinii sunt greu de verificat și de urmărit, deoarece oceanul este atât de vast. (Nicolo Roccatagliata, autorul oferit) Multe animale marine sunt mari, rare, evazive și extrem de mobile. Rechinii sunt un exemplu evident: în oceane, acestea constituie o proporție mică din biomasă, cele mai multe dintre ele sunt destul de dificil de prins și au intrat în conflict cu oamenii de când am început să ne aventurăm pe mare. Cu câteva excepții, ei ne evită și din cauza noastră mulți au devenit amenințați cu dispariția.
Acesta este motivul pentru care am considerat că ar fi interesant să vedem dacă, doar prin prelevarea câtorva sticle de apă din ocean (și a fragmentelor de ADN din acesta), am putea cartografia rapid prezența și distribuția rechinilor, fără a ne implica în urme sălbatice sau a folosi timp și resurse. metode de pescuit intensiv la rechin. Ne-am bucurat să aflăm că, într-adevăr, acest lucru a fost posibil și că diferite specii puteau fi detectate în diferite regiuni geografice, deși zonele care au fost afectate mai mult de oameni ar prezenta prezența scăzută a rechinilor.
Eșantionarea Stefano în Belize (Judith Bakker, autorul oferit) Dar adevărata măsură a eficienței acestei abordări ADND pentru monitorizarea rechinilor nu va fi revelată decât atunci când este contrastată cu metodologiile consacrate, testate, cum ar fi recensămintele vizuale de scufundare sau înregistrările cu apa submarină.
Acesta a fost punctul principal al studiului nostru cel mai recent, realizat cu colegii cu sediul în arhipelagul Pacificului de Sud din Noua Caledonie, Franța, Australia și SUA, publicat acum în revista Science Advances . Rezultatele au fost foarte interesante: 22 de probe de apă colectate pe parcursul a câteva săptămâni au detectat mai mulți rechini decât sute de observații ale camerelor subacvatice pe parcursul a doi ani și mii de scufundări pe o perioadă de zeci de ani. Aproape jumătate din speciile detectate prin ADN-ul de mediu nu au putut fi găsite deloc folosind metode tradiționale. Și în timp ce ADND ar putea detecta prezența unor rechini în aproximativ 90 la sută din probe, camerele subacvatice ar putea gestiona doar puțin peste 50 la sută și scufundarea în jurul a 15 la sută.
Noua Caledonie: doar 22 de eșantioane de apă ADN (stele roșii) au detectat mai mulți rechini decât numeroase înregistrări de camere (albastre) sau scufundări (verde). (Boussarie & Bakker et al (2018)) Interesant este că eDNA a depășit celelalte metode atât în zonele curat, cât și în cele afectate. O serie de specii de rechini au fost detectate chiar și în zone aglomerate, zgomotoase și epuizate, unde se credea că sunt extirpate. Acest lucru sugerează că o anumită „diversitate întunecată” poate fi încă prezentă, sub forma unor persoane și grupuri rămase care necesită protecție. În mod similar, ADNc poate ajuta prin dezvăluirea apariției speciilor extraterestre nou înființate, care își extind gama. Toate acestea sunt o veste bună pentru toată lumea și din acest motiv.
Având în vedere viteza și eficiența eșantionării ADN-ului, o porțiune mult mai mare a mării poate fi ecranizată, într-un timp mai scurt, pentru a aduna o imagine de ansamblu asupra modelelor diversității pe arii mari și habitate, de-a lungul diferiților gradienți de mediu și în momente diferite. Potențial, am putea construi rapid hărți ale diversității speciilor și le putem folosi pentru a crea modele predictive și pentru a identifica factorii care influențează diversitatea, în timp ce metodele sunt dezvoltate pentru a îmbunătăți aspectul cantitativ al detectării ADND, de asemenea în alte specii carismatice. Toate acestea vor fi de mare ajutor celor care trebuie să elaboreze planuri de protejare a habitatelor și ecosistemelor cruciale.
Știința ADN-ului de mediu se dezvoltă rapid. Bazele de date pe care le folosim pentru a se potrivi cu secvențele necunoscute prelevate din mare trebuie îmbogățite cu noi referințe ADN ale multor specii existente - fiecare studiu multi-specii ADNd până în prezent a detectat cantități mari de secvențe care nu au putut fi corelate cu nicio referință. O proporție semnificativă dintre acestea aparțin unor organisme care sunt încă descrise de oamenii de știință.
„Sondele ADN” disponibile în prezent vor trebui să devină mai lungi, deoarece secvențele scurte pot uneori să nu distingă speciile strâns legate. De exemplu, rechinul negru a împărtășit câteva secvențe identice cu rechinul gri recif de-a lungul întinderii ADN utilizate în studiul nostru. Cu toate acestea, toate indicațiile inițiale sugerează că această abordare ne poate face cu un pas mai aproape de înțelegere și gestionare mai bună a celui mai mare ecosistem de pe Pământ.
Acest articol a fost publicat inițial pe The Conversation.
Stefano Mariani, catedră în genetica conservării, Universitatea din Salford
Judith Bakker, coleg de cercetare, mediu și științele vieții, Universitatea din Salford
