Svarbus indėlis į išsaugojimo pastangas – ScienceDaily

Kaip subalansuoti biologinės įvairovės tikslus su ribotais ekonominiais ištekliais – ScienceDaily

Varliagyvių biologinė įvairovė mažėja visame pasaulyje, o informacijos apie jų buveines ir populiacijas rinkimas stebint yra gyvybiškai svarbus siekiant išsaugoti pastangas. Tačiau naudojant įprastus metodus sunku tiksliai stebėti varliagyvius. Siekdama išspręsti šias problemas, bendra tyrimų grupė sukūrė naują metodą, skirtą amfibijų rūšims, gyvenančioms vietovėje, identifikuoti, atlikdama aplinkos DNR analizę. Tikimasi, kad naujasis metodas pakeis rūšių monitoringą, nes kiekvienas galės lengvai apžiūrėti buveinę renkant vandens mėginius.

Tarptautinė bendradarbiaujanti tyrimų grupė, kurią sudaro nariai iš 7 institucijų, sukūrė metodą, kaip nustatyti, kurios amfibijos rūšys (varlių, tritonų ir salamandrų rūšys) gyvena teritorijoje. Jie tai pasiekė amplifikuodami neorganinę DNR (aplinkos DNR), esančią vandenyje, kad būtų galima jas analizuoti. Ši DNR patenka į vandenį, nes kartu su gleivėmis ir ekskrementais pašalinama iš varliagyvių kūno. Tyrimo grupėje dalyvavo doktorantas SAKATA K. Masayuki ir profesorius MINAMOTO Toshifumi (Kobės universitetas), docentas KURABAYASHI Atsushi (Nagahama Bio-mokslo ir technologijos institutas), NAKAMURA Masatoshi (IDEA Consultants, Inc.) ir docentas.

Sukurta technika išspręs kai kurias problemas naudojant įprastinius metodus, tokius kaip gaudymas ir stebėjimo tyrimai, kuriems reikalingas specialistas, galintis vizualiai identifikuoti rūšis. Įprasti tyrimai taip pat gali neatitikti rezultatų dėl aplinkos veiksnių, tokių kaip klimatas ir sezonas. Tikimasi, kad naujasis metodas pakeis rūšių stebėjimą, nes kiekvienas galės lengvai stebėti vietovėje gyvenančius varliagyvius renkant vandens mėginius.

Šie tyrimų rezultatai bus paskelbti internetiniame akademiniame žurnale Metabarkodavimas ir metagenomika.

Pagrindiniai taškai

  1. Biologinės įvairovės stebėjimas yra gyvybiškai svarbus siekiant išsaugoti visas natūralias ekosistemas. Visų pirma, didėja varliagyvių stebėjimo svarba, nes individų skaičius labai mažėja.
  2. Tačiau varliagyviai yra naktiniai, jaunikliai (pvz., buožgalviai) ir suaugusieji gyvena skirtingose ​​buveinėse, todėl norint užfiksuoti individus ir nustatyti jų rūšis, reikia specialių žinių. Dėl šių problemų sunku tiksliai stebėti varliagyvius standartizuotu būdu, todėl atskirų tyrimų rezultatai dažnai prieštarauja vienas kitam.
  3. Aplinkos DNR (eDNR) yra neorganinė DNR, kuri buvo išleista į aplinką. Pastaraisiais metais rūšims stebėti buvo naudojami eDNR analizės metodai. Visų pirma žuvų rūšių stebėjimo metodai buvo sukurti ir dabar yra įprasti. Tačiau standartizuotas varliagyvių analizės metodas dar turi būti sukurtas. Siekdama prisidėti prie jos plėtros, ši tyrimų grupė rinko ir išanalizavo varliagyvių DNR, kad sukurtų analizės metodą, kaip ištirti, kurios amfibijų rūšys gyvena tiriamoje teritorijoje.
  4. Visų pirma, mokslininkai sukūrė kelis varliagyvių eDNR analizės metodus ir įvertino jų veikimą, kad nustatytų efektyviausią metodą. Tada jie lygiagrečiai stebėjo 122 vietas 10 dirbamų žemių visoje Japonijoje, naudodami sukurtą eDNR analizės metodą ir įprastus metodus (užfiksuoti tyrimus naudojant tinklą ir stebėjimo apklausas).
  5. Naujai sukurtas metodas galėjo aptikti visas tris varliagyvių kategorijas: Caudata (tritonai ir salamandrai), Anura (varlės) ir Gymnophiona (cecilijos). Be to, šis naujas eDNR analizės metodas galėjo aptikti daugiau rūšių visose lauko tyrimų vietose nei įprastiniais metodais pagrįsti tyrimai, o tai rodo jo efektyvumą.

Tyrimo fonas

Varliagyvių biologinė įvairovė ir toliau mažėja visame pasaulyje, o pagrindinės informacijos apie jų buveines ir kitus aspektus rinkimas stebint yra gyvybiškai svarbus siekiant išsaugoti pastangas. Tradiciniai varliagyvių stebėjimo metodai apima vaizdinius ir garsinius stebėjimus bei gaudymo tyrimus. Tačiau varliagyviai paprastai būna mažo dydžio, o daugelis – naktiniai. Tyrimų sėkmė labai skiriasi priklausomai nuo klimato ir sezono, todėl rūšims nustatyti reikalingos specialios žinios. Dėl to sunku stebėti didelę teritoriją ir įvertinti buveines. Per pastarąjį dešimtmetį labai išplėtota aplinkos DNR analizės metodų, kurie gali būti naudojami tiriant rūšies pasiskirstymą, analizuojant išorinę DNR (aplinkos DNR), kuri patenka į aplinką kartu su organizmo ekskrementais, gleivėmis ir kitais kūno skysčiais. .

Šios technikos pagrindai yra vandens surinkimas iš tyrimo vietos ir joje esančios eDNR analizė, siekiant išsiaiškinti, kurios rūšys gyvena šioje srityje. Pastaraisiais metais ši technika sulaukė dėmesio kaip įprastų stebėjimo metodų papildymas. Kitoms rūšims, ypač žuvims, jau nustatyti standartizuoti analizės metodai, o įvairovės stebėjimas naudojant eDNR tampa įprastas.

Tačiau varliagyvių eDNA stebėjimas vis dar yra vystymosi stadijoje. Viena iš priežasčių yra ta, kad siūlomas eDNR analizės metodas turi būti tinkamas tikslinei rūšiai arba taksonominei grupei, be to, vis dar kyla problemų kuriant ir įgyvendinant išsamų varliagyvių aptikimo metodą. Jei būtų galima sukurti tokį metodą, stebėseną galėtų atlikti net žmonės, neturintys specialių žinių rūšims nustatyti ir neturintys tyrimų patirties. Tikimasi, kad tai bus sukurtas kaip vieningas didelio masto stebėsenos tyrimų standartas, pavyzdžiui, nacionaliniu mastu. Tikimasi, kad šios tyrimų grupės pastangos plėtoti ir vertinti analizės metodus padės eDNR analizei tapti įprastu varliagyvių, taip pat žuvų, stebėjimo įrankiu.

Mokslinių tyrimų metodologija

Universalaus amfibijų grunto projektavimas ir įvertinimas

Tyrėjai iš internetinės atviros duomenų bazės iš viso gavo 1034 varliagyvių DNR sekas. Jie nustatė DNR sritis, kuriose bazinė seka yra vienoda įvairiose rūšyse, ir sukūrė penkias analitines sistemas mitochondrijų 16SrRNR srityje, kurios galėtų visapusiškai amplifikuoti varliagyvių DNR. Po to jie naudojo kompiuterį, kad ištirtų įvairias kiekvieno rinkinio charakteristikas, įskaitant varliagyvių DNR amplifikavimo paprastumą, ne varliagyvių DNR amplifikacijos tikimybę (ty specifiškumą) ir tai, ar jie galėtų patikimai nustatyti rūšį ( ty rūšies lygio skiriamoji geba). Be to, jie atliko eksperimentus naudodami DNR, gautą iš atskirų varliagyvių, kad patvirtintų, jog įvairių klasės rūšių DNR gali būti amplifikuota. Rezultatai atskleidė, kad visi tyrimai gali gerai amplifikuoti DNR. Iš visų šių išankstinių tyrimų išvadų mokslininkai pasirinko testą, kurio specifiškumas ir rūšies lygis buvo geriausias, ir tada atliko lauko tyrimą, kad įvertintų jo, kaip stebėjimo priemonės, efektyvumą.

Efektyvumo patvirtinimas nuodugniai lauko tyrimais pagrįsti palyginimai su įprastais metodais

2019 m. birželio–rugsėjo mėn. buvo atlikti lauko tyrimai 122 vietose 10 žemės ūkio ekosistemų (žaliavinių laukų ekosistemų) Japonijoje, siekiant patikrinti sukurto tyrimo tinkamumą ir efektyvumą lauko stebėjimui. Atliekant lauko tyrimus, kiekvienos vietos tvenkiniuose ir žemės ūkio vandens keliuose buvo atliekama tiek eDNR analizė, tiek įprastiniais metodais pagrįsti tyrimai (gaudymas / stebėjimai) ir buvo lyginamas aptiktų varliagyvių skaičius ir sudėtis. Rūšių, aptiktų atliekant eDNR analizę, skaičius buvo didesnis nei skaičius, nustatytas taikant įprastinius metodus visose lauko tyrimų vietose. Tai rodo, kad šios tyrimų grupės sukurtas eDNR analizės metodas, naudojant varliagyvių tyrimus, yra labai efektyvus lauko stebėjimui.

Tolesni pokyčiai

  1. Mokslininkai sukūrė analizės metodą, galintį visapusiškai aptikti varliagyvių DNR. Šį metodą naudojanti eDNA stebėjimo sistema taip pat galėtų prisidėti prie greito nykstančių ir svarbių rūšių tyrimo.
  2. Skirtingai nuo įprastų tyrimo metodų, tokių kaip fiksavimas ir stebėjimai, eDNR analizę nelengva paveikti aplinkos veiksniai, tokie kaip sezonas ir klimatas. Todėl tai yra stabilus būdas aptikti varliagyvius ir tikimasi, kad tai taps standartizuotu metodu didelio masto tyrimams, pavyzdžiui, nacionaliniam monitoringui.
  3. Referencinių duomenų rinkinys, skirtas nustatyti, iš kurių rūšių yra amplifikuota DNR, būtų galima efektyviau taikyti šį metodą. Tai labai prisidėtų prie varliagyvių stebėjimo, nes kuo daugiau pamatinių duomenų renkama, tuo daugiau šalių ir regionų, kur galima naudoti šią techniką.

Žodynėlis

Aplinkos DNR (eDNR): DNR, kilusi iš organizmų, randamų aplinkoje, pavyzdžiui, vandenyje arba žemėje. Analizuodami aplinkos DNR naudodami PGR, mokslininkai gali visapusiškai nustatyti rūšis, kurios gyvena teritorijoje, net jei jos ten nebegyvena. Tai savo ruožtu leidžia jiems įvertinti ir suprasti tikslinių rūšių pasiskirstymą. Aplinkos DNR tyrimai naudojami įvairiose tyrimų srityse, įskaitant rūšių išsaugojimą, ekologiją, taksonomiją, mikrobiologiją ir paleontologiją. Ankstesni tyrimai, naudojant eDNR analizę, buvo atlikti su žuvų rūšimis, o eDNR analizė tampa įprasta organizmų stebėjimo priemone. Tačiau tokie varliagyvių stebėjimo metodai vis dar kuriami, o aptikimo sistema, kurią būtų galima naudoti atliekant išsamius biologinės įvairovės tyrimus, dar turi būti sukurta.

Metabarkodavimas (eDNA): Kelių rūšių aptikimo vienu metu metodas.Universalus pradmuo susideda iš nukleotidų sekos sričių, kurios yra vienodos tiksliniams taksonams. Naudojant šį universalų pradmenį, sulyginta kelių rūšių DNR, apimančios tas, kurios yra tiksliniuose taksonuose, gali būti amplifikuojamos naudojant PGR. Toliau amplifikuotų sekcijų sekos yra išsamiai nustatomos naudojant masiškai lygiagrečią seką. Rūšys gali būti identifikuojamos suderinus sekas su registruotomis duomenų bazėje.

.

Leave a Comment

Your email address will not be published.