Hidden DNA is revealing secrets of animals’ lives

Hidden DNA is revealing secrets of animals’ lives الحمض النووي المخفي يكشف أسرار حياة الحيوانات

eDNA, shed by plants and animals are providing astonishing biological insights تقدم eDNA ، التي تسقطها النباتات والحيوانات ، رؤى بيولوجية مذهلة.

It had been more than 140 years since A two-legged, foot-long salamander لقد مرت أكثر من 140 عامًا منذ سمندل ذو قدمين وطول قدمين protected by the state of Texas—had been found near Eagle Pass محمية من قبل ولاية تكساس - تم العثور عليها بالقرب من إيجل باس ، a town on the United States-Mexico border بلدة على الحدود بين الولايات المتحدة والمكسيك. But in 2019, biologist Krista Ruppert realized لكن في عام 2019 ، أدركت عالمة الأحياء كريستا روبيرت ذلك that she just needed a pitcher of muddy water to filter أنها فقط بحاجة إلى إبريق من الماء الموحل لتصفية to prove they were still there لإثبات أنهم ما زالوا هناك. At Eagle Pass, Ruppert found enough environmental DNA—trace genetic material في إيجل باس ، وجد روبرت ما يكفي من الحمض النووي البيئي - أثر المادة الجينية left behind as organisms crawl, swim, or flap their way through life تُترك وراءها الكائنات الحية تزحف أو تسبح أو ترفرف في طريقها عبر الحياة to establish that the elusive amphibians still live in the area لإثبات أن البرمائيات المراوغة لا تزال تعيش في المنطقة. In the last decade or so, environmental DNA, or eDNA في العقد الماضي أو نحو ذلك ، الحمض النووي البيئي ، أو eDNA has revolutionized marine and aquatic research لقد أحدث ثورة في البحوث البحرية والمائية by allowing scientists to sample “an entire ecosystem” with a liter of water من خلال السماح للعلماء بأخذ عينات من "نظام بيئي كامل" باستخدام لتر من الماء. eDNA has become biologists’ skeleton key أصبحت eDNA مفتاح الهيكل العظمي لعلماء الأحياء as it’s a relatively cheap, noninvasive, and simple technique لأنها تقنية رخيصة وغير جراحية وبسيطة نسبيًا that can be modified to study any form of life يمكن تعديلها لدراسة أي شكل من أشكال الحياة and it often requires less time and labor than previous methods وغالبًا ما يتطلب وقتًا وعملاً أقل من الأساليب السابقة.

توقف وامسح الورودPermalink

In 2017, researchers from Denmark في عام 2017 ، باحثون من الدنمارك plucked a bouquet of wildflowers from two Danish fields قطف باقة من الزهور البرية من حقلين دنماركيين and popped them into a chemical bath to extract any DNA on their surface ووضعها في حمام كيميائي لاستخراج أي حمض نووي على سطحها. A single wild celery flower had DNA from 25 species of arthropods تحتوي زهرة الكرفس البرية المفردة على حمض نووي من 25 نوعًا من المفصليات. Overall they detected eDNA from at least 135 species with tremendous diversity بشكل عام ، اكتشفوا eDNA من 135 نوعًا على الأقل مع تنوع هائل including species that have a very short time span of interactions بما في ذلك الأنواع التي لها فترة زمنية قصيرة جدًا من التفاعلات. eDNA samples taken from flowers could provide insight into يمكن أن توفر عينات eDNA المأخوذة من الزهور نظرة ثاقبة a region or plant species’ most active pollinators الملقحات الأكثر نشاطًا في المنطقة أو الأنواع النباتية.

مسببات الأمراض في الرمالPermalink

A team of scientists in Florida has recovered genetic material استعاد فريق من العلماء في فلوريدا مادة وراثية from the flipper prints left by individual loggerhead turtle hatchlings من مطبوعات الزعنفة التي خلفتها صغار السلاحف ضخمة الرأس weighing about two quarters, making their way to the sea تزن حوالي ربعين وتشق طريقها إلى البحر. Further analysis demonstrated that eDNA can also help the monitoring of disease أظهر تحليل إضافي أن eDNA يمكن أن يساعد أيضًا في مراقبة المرض. The tiny tracks also contained eDNA from ChHV5 تحتوي المسارات الصغيرة أيضًا على eDNA من ChHV5 a virus that causes the debilitating cancerous growths in young turtle فيروس يسبب النمو السرطاني المنهك في صغار السلاحف. The discovery challenges the presiding theory الاكتشاف يتحدى النظرية الرئيسية that the disease is passed horizontally أن المرض ينتقل أفقياً ، either through the water or through contact between turtles إما عن طريق الماء أو من خلال الاتصال بين السلاحف. This possibly means that vertical transmission هذا ربما يعني أن الإرسال الرأسي from mother to hatchling is also at play من الأم إلى الفقس يلعب دورًا أيضًا ، which would have a really big knock-on effect والتي سيكون لها تأثير كبير حقًا in terms of how this disease could be mitigated من حيث كيفية التخفيف من هذا المرض

سماء زرقاء صافيةPermalink

Christina Lynggaard used a variety of vacuums استخدمت كريستينا لينجارد مجموعة متنوعة من المكانس الكهربائية to suck up air at the Copenhagen Zoo لامتصاص الهواء في حديقة حيوان كوبنهاغن. By filtering air at several sites across the zoo عن طريق تصفية الهواء في عدة مواقع عبر حديقة الحيوان ، Lynggaard ultimately detected 49 species of animals اكتشف لينجارد في النهاية 49 نوعًا من الحيوانات ، even fish that were fed to predator species حتى الأسماك التي كانت تتغذى على أنواع مفترسة. But what was missed was almost as fascinating as what they found لكن ما فاتهم كان رائعًا تقريبًا مثل ما وجدوه. Some species were never detected لم يتم اكتشاف بعض الأنواع مطلقًا ، she thought, if she was smelling any scent that they’re putting off فكرت ، إذا كانت تشم رائحة أي رائحة يؤجلونها ، then there must be DNA being carried with those droplets إذن يجب أن يكون هناك حمض نووي محمول بهذه القطرات. But eDNA from the zoo’s most stinky resident لكن eDNA من أكثر سكان حديقة الحيوان نتنًا ، a maned wolf, evaded their filters ذئب مخنث ، تهرب من مرشحاتهم.

المحيط المفتوحPermalink

Population dynamics for the whale shark ديناميات السكان لقرش الحوت ، an enigmatic giant that doesn’t need to surface for air عملاق غامض لا يحتاج إلى السطح للهواء ، remain something of a mystery to scientists يبقى لغزا للعلماء. To learn about them scientists typically use spears to take biopsies from their bodies للتعرف عليها ، يستخدم العلماء عادة الرماح لأخذ الخزعات من أجسادهم. But by collecting eDNA samples a few meters behind whale sharks ولكن من خلال جمع عينات eDNA على بعد أمتار قليلة من أسماك قرش الحوت Dugal and her team obtained clear enough reads حصلت دوجال وفريقها على قراءات واضحة كافية to determine individual sharks’ genetic markers that provide information لتحديد العلامات الجينية لأسماك القرش الفردية التي توفر المعلومات on where its ancestors lived and its relatedness to other populations حول المكان الذي عاش فيه أسلافه وعلاقته بالسكان الآخرين. They were a perfect match for traditional biopsies taken from the same individuals كانت مطابقة مثالية للخزعات التقليدية المأخوذة من نفس الأفراد.

المخبرين اللافقارياتPermalink

A flourishing subfield of eDNA is iDNA, or invertebrate-acquired DNA الحقل الفرعي المزدهر لـ eDNA هو iDNA ، أو الحمض النووي المكتسب من اللافقاريات. Early studies on sea sponges have found وجدت الدراسات المبكرة على الإسفنج البحري they create accidental eDNA repositories as they filter-feed يقومون بإنشاء مستودعات eDNA غير المقصودة أثناء ترشيح التغذية ، while leeches contain a genetic record of their past blood meals بينما تحتوي العلقات على سجل وراثي لوجبات الدم السابقة that can last as long as four months يمكن أن تستمر لمدة تصل إلى أربعة أشهر. Researchers have also recovered species-level DNA from استعاد الباحثون أيضًا الحمض النووي على مستوى الأنواع من the guts of dung beetles that dined on other animals’ faeces أحشاء خنافس الروث التي تتغذى على براز الحيوانات الأخرى.

أوراق الشاي التي تخبرنا بالماضيPermalink

A German team reported finding eDNA from 1,279 distinct species أبلغ فريق ألماني عن العثور على eDNA من 1279 نوعًا متميزًا of insects, spiders, and other arthropods in teas and spices purchased in grocery stores من الحشرات والعناكب ومفصليات الأرجل الأخرى في الشاي والتوابل المشتراة من محلات البقالة. This finding unlocks a potential treasure trove of new data يكشف هذا الاكتشاف عن كنز محتمل من البيانات الجديدة as the historical botanical specimens collected around the world for centuries مثل العينات النباتية التاريخية التي تم جمعها حول العالم لعدة قرون could contain information on the species that surrounded them in life يمكن أن تحتوي على معلومات عن الأنواع التي أحاطت بهم في الحياة.

لا "رصاصة فضية"Permalink

But even eDNA’s biggest proponents say it’s just a supplement ولكن حتى أكبر مؤيدي eDNA يقولون إنها مجرد مكمل ، and not a replacement, for traditional field sampling techniques وليس بديلاً لتقنيات أخذ العينات الميدانية التقليدية. So far, eDNA can’t reveal an organism’s age, sex, or body condition حتى الآن ، لا تستطيع eDNA الكشف عن عمر الكائن الحي أو جنسه أو حالة جسمه ، Still, it’s hard to overstate the sense of wonder scientists feel ومع ذلك ، من الصعب المبالغة في تقدير الشعور بالدهشة الذي يشعر به العلماء at the power of the technique بقوة هذه التقنية.