https://frosthead.com

Vědci mají nový způsob, jak zjistit, kolik žraloků je v moři

Představte si, že studujete zvířata, aniž byste je viděli. Zní to směšně? Lidé jako my, kteří se poprvé zajímali o biologii, protože milujeme zvířata a rádi je studujeme, ano, zní to jako špatná dohoda. Přesto, pokud přemýšlíte o tom, co forenzní vyšetřovatelé dělají, když hledají důkazy DNA na místě činu, nebo co doktoři dělají, když detekují patogen v krvi pacienta, je to přesně to: detekují formy života, aniž by je viděli.

Související obsah

  • Skutečná věda za Megalodonem

DNA je životním modrým potiskem. Je přítomna prakticky ve všech organismech na Zemi a obvykle ji studujeme extrakcí z kousku tkáně nebo vzorku krve. Ale DNA je opravdu všude: zvířata ji neustále prolévají, když se škrábají, když uvolňují moč, vejce, sliny, výkaly a samozřejmě, když umírají. Každé prostředí, od vaší postele až po nejhlubší zátoky oceánů, je plné „biologického prachu“, většinou buněčného materiálu, který obsahuje DNA organismů, které jej opustily. Tomu říkáme „environmentální DNA“ nebo eDNA.

Vědci začali v posledních letech za pomoci stále rychlejší, přesnější a cenově dostupné technologie sekvencovat tuto stopovou DNA z mnoha prostředí. A tento „mikro“ přístup se dokonce ukázal být užitečným pro vědce zkoumající prostředí tak rozsáhlé jako oceány.

Judith plavání Judith plavání s kladivem na Bahamách: žraloci se těžko pozorují a sledují, protože oceán je tak obrovský. (Nicolo Roccatagliata, autor poskytl)

Mnoho mořských zvířat je velká, vzácná, nepolapitelná a vysoce mobilní. Žraloci jsou jasným příkladem: v oceánech tvoří malou část biomasy, většinu z nich je docela obtížné chytit a od chvíle, kdy jsme začali podnikat na moři, byli v konfliktu s lidmi. Až na několik výjimek se nám vyhýbají, a kvůli nám mnohým hrozilo vyhynutí.

Proto jsme si mysleli, že by bylo zajímavé zjistit, zda jen vzorkováním několika lahví oceánské vody (a jejich fragmentů DNA) dokážeme rychle zmapovat přítomnost a distribuci žraloků, aniž bychom se zabývali divokými honičkami nebo využívali čas a zdroje - intenzivní metody lovu žraloků. S potěšením jsme zjistili, že to bylo skutečně možné a že v různých zeměpisných oblastech bylo možné detekovat různé druhy, ačkoli oblasti, které byly více zasaženy lidmi, vykazují jen malou přítomnost žraloků.

Vzorkování Stefana v Belize Vzorkování Stefana v Belize (Judith Bakker, autor poskytl)

Skutečná míra efektivity tohoto přístupu eDNA k monitorování žraloků by však byla odhalena pouze v případě, že by byla porovnána se zavedenými, osvědčenými metodikami, jako jsou vizuální sčítání potápěčů nebo podvodní kamery.

To bylo středem naší poslední studie, provedené s kolegy z jižního Pacifiku, souostroví Nové Kaledonie, Francie, Austrálie a USA, a nyní publikovaných v časopise Science Advances . Výsledky byly velmi vzrušující: 22 vzorků vody odebraných během několika týdnů odhalilo více žraloků než stovky sledovaných podvodních kamerových pozorování za dva roky a tisíce potápěčů po dobu desítek let. Téměř polovina druhů detekovaných pomocí DNA prostředí nemohla být vůbec nalezena pomocí tradičních metod. A zatímco eDNA dokázala detekovat přítomnost některých žraloků v přibližně 90 procentech vzorků, podvodní kamery dokázaly zvládnout pouze něco málo přes 50 procent a potápění kolem 15 procent.

Nová Kaledonie Nová Kaledonie: pouhých 22 vzorků vody eDNA (červené hvězdy) detekovalo více žraloků než četné kamerové nahrávky (modrá) nebo potápěčské ponory (zelená). (Boussarie & Bakker a kol. (2018))

Je zajímavé, že eDNA překonala ostatní metody v nedotčené i zasažené oblasti. Řada druhů žraloků byla detekována i v rušných, hlučných a ochuzených oblastech, kde byly považovány za vyhynuté. To naznačuje, že může být stále přítomna „temná rozmanitost“ ve formě zbytkových jednotlivců a skupin vyžadujících ochranu. Podobně může eDNA pomoci odhalením vzhledu nově založených mimozemských druhů, které rozšiřují svůj rozsah. To vše je dobrá zpráva pro každého, a to je důvod, proč.

Vzhledem k rychlosti a efektivitě vzorkování eDNA lze v kratší době provést screening mnohem větší části moře, aby bylo možné získat přehled o vzorcích rozmanitosti napříč velkými oblastmi a stanovišti, v různých gradientech prostředí a v různých časech. Potenciálně bychom mohli rychle vytvořit mapy druhové diverzity a použít je k vytvoření prediktivních modelů a identifikaci faktorů, které ovlivňují diverzitu, zatímco se vyvíjejí metody ke zlepšení kvantitativního aspektu detekce eDNA, také u jiných charismatických druhů. To vše bude velkým přínosem pro ty, kteří musí navrhnout plány na ochranu důležitých stanovišť a ekosystémů.

Věda o environmentální DNA se stále rychle rozvíjí. Databáze, které používáme, aby odpovídaly neznámým sekvencím získaným z moře, musí být obohaceny o nové odkazy na DNA mnoha existujících druhů - každá současná multidruhová studie eDNA odhalila velká množství sekvencí, které nelze porovnat s žádnými odkazy. Značná část z nich patří k organismům, které musí vědci ještě popsat.

„DNA sondy“, které jsou v současné době k dispozici, se budou muset prodloužit, protože krátké sekvence někdy nedokážou rozlišit úzce příbuzné druhy. Například žralok blacktip sdílel některé identické sekvence se žralokem šedým útesem podél úseku DNA použitého v naší studii. Všechny počáteční náznaky však naznačují, že tento přístup nás může přiblížit k porozumění a lepšímu řízení největšího ekosystému na Zemi.


Tento článek byl původně publikován v The Conversation. Konverzace

Stefano Mariani, předseda katedry ochrany genetiky, University of Salford

Judith Bakker, vědecká pracovnice, životní prostředí a vědy o životě, University of Salford

Vědci mají nový způsob, jak zjistit, kolik žraloků je v moři