דמיין לעצמך ללמוד בעלי חיים בלי לראות אותם. האם זה נשמע מגוחך? לאנשים כמונו, שהתעניינו קודם בביולוגיה מכיוון שאנחנו אוהבים בעלי חיים ונהנים ללמוד אותם, כן, זה נשמע כמו עסקה לא טובה. עם זאת, אם אתה חושב על מה החוקרים הפלילי מבצעים כשהם מחפשים הוכחות DNA בזירת פשע, או מה הרופאים עושים כשהם מגלים פתוגן בדם של המטופל, זה בדיוק זה: הם מגלים צורות חיים מבלי לראות אותם.
תוכן קשור
- המדע האמיתי מאחורי המגלודון
DNA הוא האותיות הכחולות של החיים. הוא קיים כמעט בכל אורגניזם בכדור הארץ, ולרוב אנו חוקרים אותו על ידי מיצוי מחתיכת רקמה או מדגימת דם. אבל DNA באמת נמצא בכל מקום: בעלי חיים משילים את זה ללא הרף, כשהם מגרדים את עצמם, כשהם משחררים שתן, ביצים, רוק, צואה וכמובן כשהם מתים. כל סביבה, מהמיטה שלכם ועד למבקעים העמוקים ביותר של האוקיאנוסים, מלאה “אבק ביולוגי”, בעיקר חומר תא, המכיל את ה- DNA של האורגניזמים שהשאירו אותו מאחור. זה, אנו מכנים "DNA סביבתי", או eDNA.
בעזרת טכנולוגיה מהירה יותר, מדויקת ומשתלמת יותר, מדענים החלו בשנים האחרונות לרצף עקבות DNA זה מסביבות רבות. הגישה ה"מיקרו "הזו הוכיחה אפילו את עצמה כמועילה למדענים החוקרים סביבות עצומות כמו האוקיינוסים.
ג'ודית שוחה עם ראש פטיש באיי הבהאמה: כרישים קשה לסקר ולעקוב אחרי שהאוקיאנוס כה עצום. (Nicolo Roccatagliata, המחבר סיפק) בעלי חיים ימיים רבים הם גדולים, נדירים, חמקמקים וניידים מאוד. כרישים הם דוגמה מובנת מאליה: באוקיינוסים הם מהווים חלק קטן מהביומסה, רובם די קשה לתפוס, והם נמצאים בסכסוך עם בני אדם מאז שהתחלנו לצאת לים. למעט כמה חריגים הם נמנעים מאיתנו, ובגללנו רבים איימו על הכחדה.
זו הסיבה שחשבנו שיהיה מעניין לראות אם רק על ידי דגימת כמה בקבוקי מים באוקיאנוס (ושברי ה- DNA בהם), אנו יכולים למפות במהירות נוכחות והפצה של הכרישים, מבלי לעסוק במרדפי בר או להעסיק זמן ומשאב שיטות דיג אינטנסיביות בכרישים. שמחנו לגלות שאכן זה אפשרי, וניתן היה לאתר מינים שונים באזורים גיאוגרפיים שונים, אם כי האזורים שהושפעו יותר מבני אדם יראו נוכחות מועטה של כרישים.
דגימת סטפנו בבליז (ג'ודית בקקר, סופרת מסופקת) אולם המדד האמיתי ליעילותה של גישה זו של eDNA לניטור כרישים יתגלה רק כאשר הם מנוגדים למתודולוגיות מבוססות ומנוסות, כמו מפקדים חזותיים לצלילה או הקלטות מצלמה מתחת למים.
זה היה המוקד של המחקר האחרון שלנו, שנערך עם קולגות שבסיסו בארכיפלג הדרום-פסיפיק של קלדוניה החדשה, צרפת, אוסטרליה וארה"ב, וכעת פורסם בכתב העת Science Advances . התוצאות היו מרגשות מאוד: 22 דגימות מים שנאספו במשך מספר שבועות גילו יותר כרישים ממאות תצפיות מצלמות מתחת למים שנמצאו במשך שנתיים, ואלפי צלילות במשך תקופה של עשורים. כמעט מחצית מהמינים שהתגלו באמצעות DNA סביבתי לא ניתן היה למצוא כלל בשיטות מסורתיות. ובעוד eDNA יכול היה לאתר את נוכחותם של כמה כרישים בכ -90 אחוז מהדגימות, מצלמות מתחת למים יכלו להסתדר רק קצת יותר מחמישים אחוזים, ולצלול סביב 15 אחוזים.
קלדוניה החדשה: רק 22 דגימות מים של eDNA (כוכבים אדומים) גילו יותר כרישים מאשר מספר הקלטות מצלמה (כחול) או צלילות צלילה (ירוקות). (Boussarie & Bakker et al (2018)) מעניין לציין כי eDNA ביצעו ביצועים טובים יותר מהשיטות האחרות באזורים נקיים וגם עם השפעה. מגוון מינים של כרישים התגלו אפילו באזורים סואנים, רועשים ומרוקנים, שם חשבו שהם מוחצנים. זה מצביע על כך שעוד "קיים גיוון אפל", בצורה של אנשים ושאר קבוצות הזקוקים להגנה. באופן דומה, eDNA יכול לעזור בכך שהוא חושף את המראה של זנים חדשים שהוקמו לאחרונה, המרחיבים את טווחיהם. כל אלה חדשות טובות לכולם, וזו הסיבה.
בהתחשב במהירות וביעילות הדגימה של eDNA, ניתן להקרין חלק גדול הרבה יותר של הים, תוך זמן קצר יותר, כדי לאסוף סקירה של דפוסי הגיוון באזורים ובבתי גידול גדולים, לאורך מדרגות סביבתיות שונות, ובזמנים שונים. פוטנציאלית, נוכל לבנות במהירות מפות של גיוון המינים ולהשתמש בהן כדי ליצור מודלים חזויים ולזהות את הגורמים המשפיעים על המגוון, תוך פיתוח שיטות לשיפור ההיבט הכמותי של גילוי eDNA, גם במינים כריזמטיים אחרים. כל זה יהיה לעזר רב למי שצריך לתכנן תוכניות להגנה על בתי גידול ומערכות אקולוגיות מכריעות.
מדע ה- DNA הסביבתי עדיין מתפתח במהירות. יש להעשיר את מסדי הנתונים בהם אנו משתמשים כדי להתאים את הרצפים הלא ידועים שהועברו מהים עם אזכורי DNA חדשים של מינים קיימים רבים - כל מחקר eDNA רב-מינים עד כה גילה כמויות גדולות של רצפים שלא ניתן היה להתאים אותם נגד שום התייחסות. חלק ניכר מאלו שייכים לאורגניזמים שעדיין לא תוארו על ידי מדענים.
"בדיקות ה- DNA" הקיימות כרגע יצטרכו להיות ארוכות יותר, מכיוון שלעיתים רצפים קצרים לא מצליחים להבחין במינים הקשורים זה לזה. למשל, כריש השחור השחור חלק כמה רצפים זהים עם כריש השונית האפורה לאורך מתיחת ה- DNA ששימשה במחקר שלנו. עם זאת, כל האינדיקציות הראשוניות מצביעות על כך שגישה זו יכולה לקרב אותנו צעד קרוב להבנה וניהול טוב יותר של המערכת האקולוגית הגדולה ביותר בכדור הארץ.
מאמר זה פורסם במקור ב- The Conversation.
סטפנו מריאני, יו"ר לגנטיקה לשימור, אוניברסיטת סלפורד
ג'ודית בקקר, עמיתת מחקר, סביבה ומדעי החיים, אוניברסיטת סלפורד
