Naukowcy mogą teraz zbierać i sekwencjonować DNA z powietrza

Pozostawiamy DNA w każdym miejscu, w tym w powietrzu, i po raz pierwszy naukowcy zebrali zwierzęce DNA ze zwykłych próbek powietrza, zgodnie z nowym badaniem.

DNA, które żywe istoty, ludzie i nie tylko, “wyrzucają” do środowiska nazywa się DNA środowiska (eDNA). Zbieranie eDNA z wody w celu poznania żyjących tam gatunków stało się dość powszechne, ale do tej pory nikt nie próbował zbierać eDNA zwierząt z powietrza.

„Chcieliśmy wiedzieć, czy możemy filtrować eDNA z powietrza, aby śledzić obecność zwierząt lądowych” – powiedziała autorka badania Elizabeth Clare, ekolog z Queen Mary University w Londynie w streszczeniu wideo do badania, opublikowanego 31 marca w czasopiśmie PeerJ. „Byliśmy zainteresowani tym, czy moglibyśmy użyć tego ‘airDNA’ jako sposobu oceny, jakie gatunki były obecne w norze lub jaskini, w miejscu w którym nie moglibyśmy ich łatwo zobaczyć ani złapać” – dodała.

W ramach eksperymentu weryfikującego koncepcję Clare i jej koledzy próbowali zebrać DNA z “obiektu dla zwierząt”, w którym znajdował się organizm modelowy, golec piaskowy. Naukowcy wykryli zarówno ludzkie DNA jak i DNA golca piaskowego w powietrzu zarówno na wybiegu dla golców, jak i w pomieszczeniu, w którym są one przetrzymywane.

„Wykazanie, że DNA ze stosunkowo dużych zwierząt można również wykryć w próbkach powietrza, dramatycznie rozszerza możliwości analizy eDNA w powietrzu” – powiedział Matthew Barnes, ekolog z Texas Tech University w Lubbock, który nie brał udziału w nowych badaniach.

Barnes powiedział, że w ostatnim dziesięcioleciu zbieranie i analiza eDNA w celu badania i zarządzania populacjami roślin i zwierząt nabrały tempa. „Analogia, której używam – jesteśmy jak detektyw na miejscu zbrodni, znajdujący niedopałek papierosa i pobierający z niego DNA aby połączyć przestępcę z miejscem zbrodni. Robimy to z eDNA, z wyjątkiem tego, że zamiast szukać przestępców, szukamy rzadkiego lub nieuchwytnego gatunku – powiedział Barnes. Powiedział, że gatunek może być zagrożony lub może być gatunkiem inwazyjnym w nowym środowisku.

Przed przystąpieniem do tego badania niektórzy badacze pobierali DNA roślin z powietrza, ale większość z tych eksperymentów dotyczyła roślin, które „miały celowo uwalniać smugi DNA w postaci pyłku i rozpraszających się nasion” – powiedział Barnes. Z drugiej strony zwierzęta tego nie robią. „Nie mieliśmy pojęcia, czy to zadziała” – powiedziała Clare.

Ale chociaż zwierzęta nie wystrzeliwują zarodników pyłku w powietrze, uwalniają DNA na przykład w postaci śliny i martwych komórek skóry. Aby sprawdzić, czy można zebrać zwierzęce eDNA z tych źródeł, Clare i jej koledzy “odkurzali” powietrze z klatek dla golców piaskowych oraz z pomieszczenia mieszkalnego, w którym znajdują się filtry podobne do filtrów HEPA powszechnie stosowanych w systemach ogrzewania i wentylacji. Następnie naukowcy wyodrębnili DNA z filtrów i zsekwencjonowali je. Aby zidentyfikować gatunek, z którego pochodzi DNA, naukowcy porównali sekwencje z sekwencjami referencyjnymi w bazie danych.

Odkrycie ludzkiego DNA w zagrodzie dla zwierząt początkowo zaskoczyło badaczy, powiedziała Clare. Jednak biorąc pod uwagę, że ludzie troszczą się o golce, z perspektywy czasu ma to sens, powiedziała Clare.

Obecność ludzkiego DNA w prawie każdej próbce z badań jest „główną przeszkodą” – powiedział Barnes. Z jednej strony to zachęcająco pokazuje, że metoda wykrywania jest wrażliwa, powiedział Barnes. Ale „może to również sugerować, że próbki w powietrzu są szczególnie łatwe do zanieczyszczenia DNA pochodzącym od zespołu badawczego, zwłaszcza gdy celem analizy są ssaki” – dodał.

Aby uniknąć takiego zanieczyszczenia, naukowcy być może będą musieli zastosować techniki clean room – filtry powietrza, fartuchy i siatki na włosy – aby uniknąć dodawania swojego DNA do badanego środowiska lub do próbek DNA, z którymi pracują, powiedział.

W przyszłości naukowcy mają nadzieję wykorzystać tę technikę do monitorowania gatunków zwierząt w trudno dostępnych miejscach. „Mogę sobie wyobrazić włożenie rury do grzędy, żerdzi lub w systemu tuneli i zasysanie powietrza z tego systemu, zamiast próbować śledzić zwierzęta, które są w nim obecne” – powiedziała Clare.

Dodała, że może to być również dobry sposób na wykrycie gatunków obecnych, ale rzadkich w danym środowisku, takich jak gatunki zagrożone. Może to również pomóc wykryć gatunek bez interakcji z nim, co może mieć zalety, powiedział Barnes. „[Ta metoda] może dać nam możliwość zbadania organizmów bez konieczności łapania i ich stresowania” – powiedział.

To, czy analiza eDNA pozwoli naukowcom oszacować wielkość populacji lub liczbę zwierząt mieszkających w danym miejscu, jest przedmiotem debaty, ale Clare powiedziała, że ​​nie uważa, że ​​jest to dobre do tego. „Procedura obejmuje zbyt wiele etapów, które mogą powodować zróżnicowanie ilości zebranego DNA” – powiedziała.

Clare i jej współpracownicy badają teraz, jak daleko airDNA może podróżować i jak wielkość przestrzeni wpływa na to, ile eDNA można wykryć, powiedziała Clare.

Barnes powiedział, że kolejnym ważnym krokiem w badaniach nad zwierzęcym airDNA będzie próba zebrania airDNA od zwierząt znajdujących się na zewnątrz, a nie w laboratorium badawczym.

Źródło: Ashley P. Taylor

eDNAir: proof of concept that animal DNA can be collected from air sampling

Zdjęcie: Shutterstock

Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments
0
Would love your thoughts, please comment.x
()
x