Bayangkan belajar haiwan tanpa melihatnya. Adakah bunyi itu menggelikan? Kepada orang-orang seperti kita, yang mula-mula berminat dengan biologi kerana kita suka haiwan dan menikmati belajar mereka, ya, ia kelihatan seperti perjanjian yang tidak baik. Namun, jika anda berfikir tentang apa penyiasat forensik lakukan apabila mereka mencari bukti DNA di tempat kejadian, atau apa yang dilakukan oleh doktor apabila mereka mengesan patogen dalam darah pesakit, adalah tepatnya: mereka mengesan bentuk kehidupan tanpa melihatnya.
Kandungan Terkait
- Sains sebenar di belakang Megalodon
DNA adalah cetak biru hayat. Ia hadir di hampir semua organisma di Bumi, dan biasanya kita mengkajinya dengan mengeluarkannya dari sekeping tisu atau sampel darah. Tetapi DNA, sebenarnya, ada di mana-mana: haiwan melepaskannya terus-menerus, ketika mereka menggaruk diri mereka, apabila mereka mengeluarkan air kencing, telur, air liur, najis dan, tentu saja, ketika mereka mati. Setiap persekitaran, dari tempat tidur anda ke tempat paling mendalam di lautan, penuh dengan "habuk biologi", kebanyakannya bahan selular, yang mengandungi DNA organisma yang meninggalkannya di belakang. Ini, kita panggil "DNA alam sekitar, " atau eDNA.
Dibantu oleh teknologi yang semakin pantas, tepat dan berpatutan, saintis telah mulai, dalam beberapa tahun kebelakangan ini, untuk menjejaki DNA jejak ini dari banyak persekitaran. Dan pendekatan "mikro" ini bahkan telah terbukti berguna kepada para saintis yang menyiasat persekitaran seluas lautan.
Judith berenang dengan kepala hammerhead di Bahamas: jerung sukar untuk meninjau dan melacak kerana lautan begitu luas. (Nicolo Roccatagliata, Pengarang disediakan) Banyak haiwan marin adalah besar, jarang, sukar difahami dan sangat mudah alih. Jerung adalah contoh yang jelas: di lautan mereka membentuk sebahagian kecil biomas, kebanyakannya agak sukar untuk ditangkap, dan mereka telah bertentangan dengan manusia sejak kita mula mengembara di laut. Dengan beberapa pengecualian, mereka mengelakkan kita, dan kerana kita banyak telah menjadi terancam kepupusan.
Inilah sebabnya kami fikir akan menarik untuk melihat sama ada hanya dengan mengambil beberapa botol air lautan (dan serpihan DNA di dalamnya), kita dapat dengan mudah memetakan kehadiran dan pengedaran yu, tanpa melibatkan diri dalam mengejar liar atau menggunakan masa dan sumber- kaedah penangkapan yu intensif. Kami dengan senang hati mengetahui bahawa sesungguhnya ini adalah mungkin, dan spesies yang berbeza dapat dikesan di kawasan geografi yang berbeza, walaupun kawasan yang lebih banyak dipengaruhi oleh manusia akan menunjukkan kehadiran jerung.
Pensampelan Stefano di Belize (Judith Bakker, Pengarang disediakan) Tetapi ukuran sebenar kecekapan pendekatan eDNA ini untuk pemantauan yu hanya akan didedahkan apabila dibandingkan dengan metodologi yang ditubuhkan, dicuba dan diuji, seperti banci visual menyelam atau rakaman kamera bawah air.
Inilah tumpuan kajian terbaru kami, yang dilakukan dengan rakan-rakan yang berpusat di kepulauan Pasifik Selatan New Caledonia, Perancis, Australia dan Amerika Syarikat, dan kini diterbitkan dalam jurnal Science Advances . Hasilnya sangat menarik: 22 sampel air yang dikumpulkan selama beberapa minggu mengesan lebih banyak jerung daripada beratus-ratus pemerhatian kamera bawah laut yang dibuang selama dua tahun, dan beribu-ribu skuba menyelam selama beberapa dekad. Hampir separuh daripada spesies yang dikesan melalui DNA alam sekitar tidak dapat ditemui sama sekali menggunakan kaedah tradisional. Dan sementara eDNA dapat mengesan kehadiran beberapa jerung pada kira-kira 90 peratus sampel, kamera bawah laut hanya dapat mengurus lebih dari 50 peratus, dan selam skuba sekitar 15 peratus.
Kaledonia Baru: hanya 22 sampel air eDNA (bintang merah) mengesan lebih banyak jerung daripada banyak rakaman kamera (biru) atau selam skuba (hijau). (Boussarie & Bakker et al (2018)) Menariknya, eDNA mengatasi kaedah lain di kedua-dua kawasan yang asli dan terjejas. Sekumpulan spesies hiu dikesan walaupun di kawasan sibuk, bising dan hancur, di mana mereka dianggap telah dihancurkan. Ini menunjukkan beberapa "kepelbagaian gelap" masih boleh hadir, dalam bentuk individu dan kumpulan yang memerlukan perlindungan. Begitu juga, eDNA boleh membantu dengan mendedahkan penampilan spesies yang baru ditubuhkan, asing yang memperluaskan jangkauan mereka. Semua ini adalah berita baik untuk semua orang, dan itulah sebabnya.
Memandangkan kepantasan dan kecekapan pensampelan eDNA, sebahagian besar laut boleh ditayangkan dalam masa yang lebih singkat untuk mengumpul gambaran mengenai corak kepelbagaian di seluruh kawasan dan habitat yang besar, di sepanjang kecerunan alam sekitar dan pada masa yang berlainan. Secara berpotensi, kita dapat dengan cepat membina peta kepelbagaian spesies dan menggunakannya untuk membuat model ramalan dan mengenal pasti faktor-faktor yang mempengaruhi kepelbagaian, sementara kaedah sedang dikembangkan untuk meningkatkan aspek kuantitatif pengesanan eDNA, juga dalam spesies karismatik yang lain. Semuanya akan sangat membantu mereka yang mesti merancang rancangan untuk melindungi habitat dan ekosistem yang penting.
Sains sains alam sekitar masih berkembang pesat. Pangkalan data yang kami gunakan untuk memadankan urutan yang tidak diketahui yang diambil dari laut mesti diperkaya dengan rujukan DNA baru dari banyak spesies yang sedia ada - setiap kajian eDNA berbilang spesies setakat ini telah mengesan sejumlah besar urutan yang tidak dapat dipadankan dengan sebarang rujukan. Sebilangan besar ini adalah milik organisma yang belum diterangkan oleh saintis.
"Probe DNA" yang sedia ada sekarang akan menjadi lebih lama, kerana urutan yang pendek kadang-kadang gagal membezakan spesies yang berkait rapat. Sebagai contoh, jerung hitam mengandungi beberapa jujukan yang sama dengan yu terumbu kelabu di sepanjang hamparan DNA yang digunakan dalam kajian kami. Walau bagaimanapun, semua petunjuk permulaan menunjukkan bahawa pendekatan ini dapat membawa kita lebih dekat kepada pemahaman dan pengurusan ekosistem terbesar di Bumi.
Artikel ini pada asalnya diterbitkan di The Conversation.
Stefano Mariani, Pengerusi dalam Genetik Pemuliharaan, Universiti Salford
Judith Bakker, Fellow Penyelidik, Alam Sekitar & Sains Hayat, Universiti Salford
