- Moteriškos uodų lyties organų kraujyje kaupia stuburinių gyvūnų DNR, veikdamos kaip mažos ekosistemos genetinės bibliotekos.
- DeLuca rezervate (Floridoje) atlikto tyrimo metu buvo identifikuota 86 stuburinių rūšių DNR, aptinkant įprastą, retą ir invazinę fauną iš vieno mėginio tipo.
- Uodų iDNR analizė siūlo neinvazinį, mažo poveikio metodą, kuris papildo ir kartais prilygsta tradiciniams biologinės įvairovės surašymams.
- Ne visos uodų rūšys yra vienodai naudingos: bendresnės rūšys suteikia platesnį vaizdą, nors požeminės, vandens ar itin retos faunos atveju vis dar yra apribojimų.
Vasaros naktį uodas sugadina orą kasdien, bet... Beveik niekas neįsivaizduoja, kad šie vabzdžiai veikia kaip mažos biologinės juodosios dėžės. galintis saugoti daugelio juos supančių gyvūnų genetinius pėdsakus. Tai, kas daugelį metų skambėjo kaip filmo siužetas, dabar pradeda tvirtėti kaip mokslinis įrankis, turintis milžinišką potencialą.
Uodai, kurių žmogaus kraujo troškulys Tai daro įtaką jų sąveikai su kitomis rūšimis – buvo atskleista, kad jie yra tikros vaikščiojančios „DNR bibliotekos“, kuriose kaskart, kai jie minta krauju, saugomi stuburinių gyvūnų genetiniai fragmentai. Floridos universiteto tyrėjų grupė įrodė, kad analizuojant šiuos kraujo mišinius, galima atkurti didelę dalį vietovės biologinės įvairovės, nereikalaujant tiesiogiai matyti gyvūnų.
Uodai, kurie minta… ir saugo genetinę informaciją
Kai galvojame apie tai, ką uodai valgo, dažniausiai įsivaizduojame tik žmogaus kraują, bet... Jie iš tikrųjų minta daugybe stuburinių gyvūnų: žinduoliais, paukščiais, ropliais ir varliagyviais.Kiekvienas įkandimas vabzdžio viduje palieka DNR kokteilį, kurį trumpą laiką galima išgauti ir analizuoti laboratorijoje.
DeLuca rezervate, į pietus nuo Orlando (Floridoje), Entomologų Lawrence'o Reeveso ir Hannah Atsmos vadovaujama komanda pagavo daugiau nei 50 000 uodų, priklausančių 21 skirtingai rūšiai. maždaug aštuonis mėnesius. Jie sutelkė dėmesį į pateles, kurios vienintelės kandžiojasi, nes joms reikia kraujo baltymų kiaušinėlių vystymuisi, ir atrinko daugiau nei 2.000 individų, kurie vis dar turėjo pilną pilvą.
Apdorojus tuos kraujo miltus, Tyrėjai identifikavo 86 skirtingų stuburinių rūšių DNR.Šis skaičius sudaro maždaug 80 % visų žinomų stuburinių gyvūnų rezervate. Tarp jų buvo visko – nuo mažų medvarlių iki elnių, karvių, kalakutų, ūdrų, erelių ir barškuolių, taip pat invazinių ir kitų rūšių, kurių populiacija akivaizdžiai nyksta.
Stebino ne tik skaičius, bet ir ekologinė įvairovė: Uodų „vidiniuose archyvuose“ atsirado naktinės ir dieninės, nuolatinės ir migruojančios, medžiuose gyvenančios, pusiau vandens, fosilijų ir sausumos rūšys.Tai rodo, kad to paties tipo mėginys gali suteikti stebėtinai platų vietinės ekosistemos vaizdą.
Vaizdas neišvengiamai sukelia atmintį garsioji scena iš „Juros periodo parko“, kurioje iš gintare suakmenėjusio uodo išskiriama dinozauro DNRTačiau mokslas remiasi realybe: išnykusių rūšių genomų atkūrimas iš milijonų metų senumo vabzdžių tebėra mokslinė fantastika, tačiau bendra idėja naudoti uodus kaip šių laikų genetinius archyvus yra visiškai reali.
Uodai kaip ekologiniai jutikliai ir „genetiniai kamerų spąstai“
Ekologijoje terminas iDNA (praryta DNR) vis dažniau vartojamas apibūdinti genetinė medžiaga, esanti skrandžio turinyje arba organizmo prarytame kraujyjeUodų atveju ši iDNR gaunama tiesiai iš stuburinių gyvūnų, kuriuos jie įkando, todėl kiekvienas vabzdys veikia kaip savotiškas skraidantis ekologinis jutiklis.
Norint išnaudoti šią idėją, Mokslininkai sekvenavo kiekvieno kraujo miltų DNR ir palygino ją su etaloninėmis genetinėmis duomenų bazėmis.Tai leido jiems priskirti rastus fragmentus konkrečioms rūšims ir gauti rezervate esančių gyvūnų sąrašą, net nematant jų ant žemės.
Vienas ypač įdomus tyrimo aspektas yra tas, kad atsirado rūšių, kurias buvo itin sunku aptikti naudojant klasikinius metodusKaip ir tam tikri plėšrūnų paukščiai, sunkiai sugaunamos gyvatės ar maži varliagyviai, kurie dažnai lieka nepastebėti, uodas, kuris nelabai skiria, kol yra kraujo, veikia kaip tylus ir neįkyrus „duomenų medžiotojas“.
Šis metodas uodus paverčia savotiškais genetiniai kamerų spąstaiUžuot fiksavę judančius vaizdus, jie fiksuoja DNR sekas. Nors kamera įrašytų tik priešais objektyvą praskrendančius gyvūnus, uodas gali suteikti mums informacijos apie individus, judančius ant žemės, laipiojančius medžiais, besislepiančius augmenijoje ar net skrendančius dideliais atstumais.
Tačiau magijoje yra vienas triukas: Uodo viduje esanti DNR neegzistuoja amžinaiTyrėjai apskaičiavo, kad didžioji dalis šios genetinės informacijos yra tinkama naudoti maždaug 48 valandas po suvartojimo, prieš tai, kai ji suskaidoma virškinimo metu. Dėl to kiekvienas mėginys yra labai tikslus to, kas tuo metu buvo toje vietoje, momentinis vaizdas.
Kuo tai skiriasi nuo tradicinių laukinės gamtos stebėjimo metodų?
Visą gyvenimą trunkantys biologinės įvairovės surašymai apima įrenkite kamerų spąstus, išstatykite tinklus ar fizinius spąstus, sekite pėdsakus, klausykitės dainų arba valandų valandas pėsčiomis atlikite transektus.Tai patikimi ir plačiai naudojami metodai, tačiau jiems taip pat reikia daug pastangų, specializuoto personalo ir dažnai nemažo biudžeto.
Kameros dažniausiai filmuoja tam tikro dydžio žinduoliai ir kai kurie paukščiaiNors ropliai, varliagyviai ir mažos rūšys dažnai lieka nepastebėtos, žmonių buvimas kaime gali pakeisti kai kurių gyvūnų elgesį, padaryti juos sunkiau pagaunamus arba pakeisti jų įprastus maršrutus.
Floridos universiteto tyrime Uodų veiksmingumas buvo aiškiai palygintas su šių tradiciškesnių metodų veiksmingumu.Drėgnuoju metų laiku, kai uodų populiacijos sprogsta, iš jų kraujo mėginių gauta iDNR analizė davė panašius ir net geresnius rezultatus pagal aptiktų rūšių skaičių.
Šį pasirodymą sustiprino tai, kad Uodai maitinasi diskretiškai ir pastebimai nesikišdami į savo šeimininkų elgesį.Dėl to jie yra akivaizdžiai neinvazinė stebėjimo priemonė. Nereikia gaudyti, žymėti ar fiziškai manipuliuoti stuburiniais gyvūnais: tiesiog sugaukite vabzdžius ir leiskite jiems atlikti „nešvarų darbą“.
Papildomame straipsnyje, kuriam vadovavo tyrėja Samantha Wisely, buvo padaryta išvada, kad „Uodų kontrolė lietinguoju sezonu yra palankesnė, palyginti su tradiciniais metodais“, sustiprindama mintį, kad bent jau tam tikrais atvejais ir metų laiku ši strategija gali būti tokia pat veiksminga arba veiksmingesnė už įprastus lauko tyrimus.
Ne visi uodai yra vienodi: universalios ir specializuotos rūšys
Tai, kad visi uodai minta krauju, nereiškia, kad jie visi teikia tą pačią informaciją; net ir tokios miesto rūšys kaip metro uodas Jie rodo skirtingas dietas. Tyrime buvo apskaičiuotas „šeimininko aptikimo efektyvumo“ indeksas. kuris matuoja, kiek skirtingų rūšių kiekviena uodų rūšis gali atskleisti, palyginti su analizuotų kraujo mėginių skaičiumi.
Reitingo viršuje pasirodė Culiseta melanura, Culex erraticus ir Culex nigripalpusJie yra tikri „universalūs“, kai kalbama apie įvairiausių gyvūnų maitėdas. Visų pirma, Culex nigripalpus buvo gausiausia rūšis ir ta, kuri pateikė daugiausia informacijos: beveik pusė visų stuburinių gyvūnų aptikimų – apie 63 rūšys – buvo aptiktos jų maistu.
Priešingoje pusėje buvo uodai, tokie kaip Psorophora columbiae, kurios mityba daugiausia orientuota į baltauodegius elnius (Odocoileus virginianus)Šiuo atveju vabzdžio vertė rekonstruojant visą rezervato fauną yra daug mažesnė, nors jis gali būti naudingas, jei siekiama atidžiai stebėti tą konkretų šeimininką.
Šis skirtumas tarp labiau universalių ir labiau specializuotų uodų reiškia, kad Nepakanka pagauti bet kokį atsitiktinį uodą, jei tikslas yra gauti išsamų biologinės įvairovės vaizdą.Tyrėjai turėtų teikti pirmenybę toms rūšims, kurios dėl savo elgesio ir maitinimosi įpročių lesdavo įvairius stuburinius gyvūnus.
Kiekvieno uodo buveinė ir paros laikas, kada jis aktyviausias, taip pat vaidina svarbų vaidmenį. Norint suplanuoti veiksmingą mėginių ėmimą, reikia gerai suprasti skirtingų kulicidų rūšių ekologiją.Uodas, dažnai besilankantis pelkėse, nėra tas pats, kas tas, kuris teikia pirmenybę miškingoms vietovėms ar atviroms gyvulių laikymo vietoms.
Retų, invazinių ir nykstančių rūšių aptikimas
Vienas iš perspektyviausių šio metodo privalumų yra jo gebėjimas aptikti retas arba sunkiai pastebimas rūšiskurie dažnai lieka nepastebėti atliekant daugumą surašymų. Pavyzdžiui, DeLuca analizėse buvo rasti labai maži dryžuotojo pelėdos (Strix varia), laukinės kalakutienos (Meleagris gallopavo) ir barškuolės (Crotalus adamanteus) genetiniai pėdsakai, tačiau jų pakako patvirtinti jų buvimą šioje vietovėje.
Be to, Atsirado invazinių rūšių, tokių kaip rudasis anolis (Anolis sagrei) arba Kubos varlė (Osteopilus septentrionalis).Tai atveria duris naudoti uodus kaip ankstyvojo perspėjimo sistemą nuo potencialiai problemiškos egzotinės faunos plitimo vietos ekosistemoms.
Tačiau tyrimas taip pat aiškiai parodė, kad Ne visi gyvūnai yra vienodai matomi šiuo metoduLegendinė Floridos pantera, kritiškai nykstanti didelė katė, nebuvo aptikta nė viename iš mėginių. Labiausiai tikėtinas paaiškinimas yra dvejopas: ji itin reta ir ja gali maitintis labai mažai uodų.
Kita žymių nedalyvaujančiųjų grupė buvo stuburiniai gyvūnai, kurių gyvybė daugiausia glūdi po žeme, pavyzdžiui, rytinis kurmis...arba tos, kurios beveik visą laiką praleidžia vandenyje, pavyzdžiui, tam tikros vandens gyvatės. Jos tiesiog nepraleidžia pakankamai laiko, kad būtų veikiamos įkandimų, jog jų DNR nuolat atsirastų uodų skrandžiuose.
Galų gale, Iš uodų gauta iDNR suteikia labai turtingą, bet neišvengiamai dalinį vaizdąŠie duomenys turi būti interpretuojami kartu su visa kita prieinama informacija apie kiekvieną ekosistemą. Tai nėra stebuklinga priemonė, kuri išspręs viską, bet tai yra galingas biologų ir aplinkosaugos vadybininkų įrankių rinkinio papildymas.
Kiekvienas uodas yra tarsi maža DNR biblioteka
Jei ramiai pagalvosime, Kiekviena uodo patelė veikia kaip nešiojamas genetinis archyvas. Jis kelias valandas saugo neįkainojamą informaciją apie aplinkoje gyvenančius gyvūnus. Tarsi pilve nešiotųsi mini biologinės įvairovės laboratoriją, kurioje būtų registruojami paskutiniai jo valgymai.
Laikotarpis pasinaudoti ta informacija yra maždaug 48 valandos, nes Virškinimo procesai skaido ir skaido DNR grandinesTačiau šis trumpas laikotarpis yra pranašumas stebėsenos požiūriu, nes jis leidžia genetinį aptikimą gana tiksliai susieti su konkrečia vieta ir laiku.
Be to, tai, kad mėginiai yra individualūs, atveria labai įdomių galimybių: Užuot tiesiog nurodius, ar rūšis yra, ar ne, išsami to kraujo analizė galėtų atskleisti gyvūnų sveikatos būklę, patogenų ar parazitų buvimą ir netgi užuominas apie populiacijų genetinį kintamumą.Kiti ankstesni tyrimai jau tyrinėjo šias sritis, pavyzdžiui, siekdami aptikti virusus ar ligas laukinėje gamtoje.
Žinoma, ne viskas, kas blizga, yra auksas. Dirbant su uodų iDNR, reikalingi specialūs surinkimo protokolai (dulkių siurbliai, šviesos gaudyklės, poilsio pastogės, kuriose uodai nusėda po valgio), taip pat galimybė identifikuoti skirtingas vabzdžių rūšis ir laboratorijos su sekvenavimo įranga.
Net ir tokiu atveju, lyginant išlaidas ir pastangas su tuo, kiek reikia išlaikyti dideles lauko komandas kelias savaites, Bendras vertinimas labai pritaria šio tipo analizės įtraukimui kaip mažo poveikio papildymui.ypač dideliuose rezervatuose arba šalyse, kuriose gamtosaugos projektams skirti ištekliai yra riboti.
Šios technikos privalumai, trūkumai ir būsimi iššūkiai
Tarp pagrindinių uodų, kaip ekologinių jutiklių, naudojimo privalumų pirmiausia išsiskiria šie: neinvazinis pobūdis ir platus šeimininkų spektrasVienoje mėginių partijoje gali būti visko – nuo mažiausių varlių iki didelių žolėdžių, plėšriųjų paukščių, slaptų roplių ar vidutinio dydžio žinduolių.
Technika taip pat pasižymi galimybė palyginti mažomis sąnaudomisKai spąstai ir gaudymo medžiagos tampa prieinamos, kliūtimi tampa mėginių apdorojimas ir sekoskaita, o tai tampa vis labiau prieinama dėl genetinės analizės kainų sumažėjimo ir didėjančio laboratorijų automatizavimo.
Atsižvelgiant į tai, iškyla keletas aiškių apribojimų. Pirma, kad Metodas labai priklauso nuo uodų gausos.Todėl jis ypač gerai veikia drėgnuoju metų laiku ir gali prarasti veiksmingumą sausais metų laikais arba tose vietose, kur uodų mažai.
Antras svarbus apribojimas yra tas, kuris jau buvo minėtas netolygus faunos grupių aprėptisPožeminės, griežtai vandens arba itin retos rūšys uodų skrandžiuose palieka mažai pėdsakų. Tokiais atvejais tradiciniai metodai, tokie kaip specialūs spąstai, tikslinis sekimas arba radijo žymėjimas, ir toliau bus būtini.
Galiausiai, Duomenų interpretavimas reikalauja tam tikro atsargumo.DNR aptikimas iš konkrečios rūšies nebūtinai reiškia didelę populiaciją; tai gali būti tik keli individai arba net migruojantis gyvūnas. Ir atvirkščiai, neaptikimas automatiškai nereiškia, kad rūšies nėra, ypač jei ji reta arba sunkiai prieinama.
Tyrėjai tvirtina, kad Svarbiausia yra peržiūrėti uodų iDNR kaip papildomą įrankįTai papildo vizualines inventorizacijas, kamerų gaudykles, aplinkos DNR analizę vandenyje ar dirvožemyje ir kitas strategijas, kurios vis dažniau naudojamos išsaugojime.
Požiūrio pasikeitimas: nuo erzinančio kenkėjo iki gamtosaugos sąjungininko
Metų metus uodus matėme tik kaip ligų pernešėjus ir erzinančius vasaros kompanionus, bet Floridos universiteto komandos darbas verčia mus patikslinti šį labai neigiamą požiūrį.Pripažindami jų, kaip patogenų pernešėjų, vaidmenį, taip pat galime pasinaudoti jų maitinimosi įpročiais, kad surinktume svarbią informaciją apie fauną, kuria jie dalijasi su mumis.
Kaip pažymėjo Reevesas, „Uodai neatrodo svarbūs ekosistemose, tačiau jie iš tikrųjų atlieka svarbų vaidmenį.“Ir vienas iš jų galėtų padėti mums geriau stebėti stuburinių gyvūnų populiacijų sveikatą gamtos rezervatuose ir parkuose.
Šios technikos integravimas į stebėsenos programas leistų anksčiau aptikti invazinių rūšių buvimą, patvirtinti nykstančių gyvūnų išlikimą ir įvertinti stuburinių gyvūnų bendruomenės pokyčius laikui bėgantVisa tai darant minimalų poveikį patiems stebimiems gyvūnams.
Tolesni veiksmai apima išbandyti metodą kitų tipų ekosistemose ir klimatuoseAtogrąžų miškai, savanos, aukštikalnių pelkės, miesto ir priemiesčių teritorijos ir kt. Taip pat bus svarbu sukurti standartizuotus protokolus, kad skirtingose vietose gauti duomenys būtų tikrai palyginami ir integruoti į dideles pasaulines biologinės įvairovės duomenų bazes.
Dėl gintare įstrigusio uodo galbūt daugiau niekada nepamatysime vaikštančių dinozaurų, bet Šie maži, kasdieniai vampyrai jau teikia mums realaus laiko genetinius įrašus apie juos supantį gamtos pasaulį.Pavertus juos gamtosaugos sąjungininkais, o ne tik priešais, galima žengti svarbų žingsnį į priekį, kaip rūpinamės biologine įvairove ir ją suprantame XXI amžiuje.
