Hidden DNA is revealing secrets of animals’ lives

Hidden DNA is revealing secrets of animals’ lives DNA ẩn đang tiết lộ bí mật về cuộc sống của động vật

eDNA, shed by plants and animals are providing astonishing biological insights eDNA, được tạo ra bởi thực vật và động vật đang cung cấp những hiểu biết sinh học đáng kinh ngạc.

It had been more than 140 years since A two-legged, foot-long salamander Đã hơn 140 năm kể từ khi Một con kỳ giông dài bằng hai chân protected by the state of Texas—had been found near Eagle Pass được bảo vệ bởi bang Texas — đã được tìm thấy gần Eagle Pass, a town on the United States-Mexico border một thị trấn ở biên giới Hoa Kỳ-Mexico. But in 2019, biologist Krista Ruppert realized Nhưng vào năm 2019, nhà sinh vật học Krista Ruppert, nhận ra that she just needed a pitcher of muddy water to filter rằng cô ấy chỉ cần một bình nước bùn để lọc to prove they were still there để chứng minh họ vẫn ở đó. At Eagle Pass, Ruppert found enough environmental DNA—trace genetic material Tại Eagle Pass, Ruppert đã tìm thấy đủ DNA môi trường — vật liệu di truyền dấu vết left behind as organisms crawl, swim, or flap their way through life bị bỏ lại phía sau khi các sinh vật bò, bơi, hoặc lướt qua cuộc sống to establish that the elusive amphibians still live in the area để xác định rằng các loài lưỡng cư khó nắm bắt vẫn sống trong khu vực. In the last decade or so, environmental DNA, or eDNA Trong khoảng một thập kỷ qua, DNA môi trường, hoặc eDNA has revolutionized marine and aquatic research đã cách mạng hóa nghiên cứu biển và thủy sinh by allowing scientists to sample “an entire ecosystem” with a liter of water bằng cách cho phép các nhà khoa học lấy mẫu “toàn bộ hệ sinh thái” với một lít nước. eDNA has become biologists’ skeleton key eDNA đã trở thành chìa khóa bộ xương của các nhà sinh học as it’s a relatively cheap, noninvasive, and simple technique vì nó là một kỹ thuật tương đối rẻ, không xâm lấn và đơn giản that can be modified to study any form of life có thể được sửa đổi để nghiên cứu bất kỳ dạng sống nào and it often requires less time and labor than previous methods và nó thường đòi hỏi ít thời gian và nhân công hơn so với các phương pháp trước đây.

Dừng lại và ngoáy hoa hồngPermalink

In 2017, researchers from Denmark Năm 2017, các nhà nghiên cứu từ Đan Mạch plucked a bouquet of wildflowers from two Danish fields hái một bó hoa dại từ hai cánh đồng Đan Mạch and popped them into a chemical bath to extract any DNA on their surface và thả chúng vào bể hóa chất để chiết xuất bất kỳ DNA nào trên bề mặt của chúng. A single wild celery flower had DNA from 25 species of arthropods Một bông hoa cần tây dại duy nhất có DNA của 25 loài động vật chân đốt. Overall they detected eDNA from at least 135 species with tremendous diversity Nhìn chung, họ đã phát hiện eDNA từ ít nhất 135 loài với sự đa dạng to lớn including species that have a very short time span of interactions kể cả những loài có khoảng thời gian tương tác rất ngắn. eDNA samples taken from flowers could provide insight into Các mẫu eDNA lấy từ hoa có thể cung cấp thông tin chi tiết về a region or plant species’ most active pollinators các loài thụ phấn tích cực nhất của một khu vực hoặc loài thực vật.

Mầm bệnh trong cátPermalink

A team of scientists in Florida has recovered genetic material Một nhóm các nhà khoa học ở Florida đã phục hồi vật liệu di truyền from the flipper prints left by individual loggerhead turtle hatchlings từ các dấu vân tay do từng cá thể rùa đầu rùa nở ra để lại weighing about two quarters, making their way to the sea nặng khoảng hai phần tư, đang tìm đường ra biển. Further analysis demonstrated that eDNA can also help the monitoring of disease Phân tích sâu hơn đã chứng minh rằng eDNA cũng có thể giúp theo dõi bệnh tật. The tiny tracks also contained eDNA from ChHV5 Các bản nhạc nhỏ cũng chứa eDNA từ ChHV5 a virus that causes the debilitating cancerous growths in young turtle một loại vi rút gây ra sự phát triển ung thư suy nhược ở rùa non. The discovery challenges the presiding theory Khám phá thách thức lý thuyết chủ tọa that the disease is passed horizontally rằng bệnh được truyền theo chiều ngang, either through the water or through contact between turtles hoặc qua nước hoặc qua tiếp xúc giữa các loài rùa. This possibly means that vertical transmission Điều này có thể có nghĩa là truyền dọc from mother to hatchling is also at play từ mẹ đến con non cũng đang chơi, which would have a really big knock-on effect sẽ có một tác động thực sự lớn in terms of how this disease could be mitigated về cách bệnh này có thể được giảm thiểu

Bầu trời trong xanhPermalink

Christina Lynggaard used a variety of vacuums Christina Lynggaard đã sử dụng nhiều loại máy hút to suck up air at the Copenhagen Zoo để hút không khí tại Vườn thú Copenhagen. By filtering air at several sites across the zoo Bằng cách lọc không khí tại một số địa điểm trong vườn thú, Lynggaard ultimately detected 49 species of animals Lynggaard cuối cùng đã phát hiện ra 49 loài động vật, even fish that were fed to predator species thậm chí cả cá đã được cho ăn các loài động vật ăn thịt. But what was missed was almost as fascinating as what they found Nhưng những gì đã bỏ lỡ gần như hấp dẫn như những gì họ tìm thấy. Some species were never detected Một số loài không bao giờ được phát hiện, she thought, if she was smelling any scent that they’re putting off cô ấy nghĩ, nếu cô ấy ngửi thấy bất kỳ mùi hương nào mà họ đang tỏa ra, then there must be DNA being carried with those droplets thì phải có DNA được mang theo những giọt đó. But eDNA from the zoo’s most stinky resident Nhưng eDNA từ cư dân hôi hám nhất của vườn thú, a maned wolf, evaded their filters một con sói có bờm, trốn tránh bộ lọc của chúng.

Đại dương rộng mởPermalink

Population dynamics for the whale shark Động lực dân số đối với cá mập voi, an enigmatic giant that doesn’t need to surface for air một người khổng lồ bí ẩn không cần nổi lên không trung, remain something of a mystery to scientists vẫn là một điều gì đó bí ẩn đối với các nhà khoa học. To learn about them scientists typically use spears to take biopsies from their bodies Để tìm hiểu về chúng, các nhà khoa học thường sử dụng giáo để lấy sinh thiết từ cơ thể chúng. But by collecting eDNA samples a few meters behind whale sharks Nhưng bằng cách thu thập các mẫu eDNA sau cá mập voi vài mét Dugal and her team obtained clear enough reads Dugal và nhóm của cô ấy đã có được số lần đọc đủ rõ ràng to determine individual sharks’ genetic markers that provide information để xác định các dấu hiệu di truyền của cá mập cung cấp thông tin on where its ancestors lived and its relatedness to other populations về nơi tổ tiên của nó sinh sống và mối quan hệ của nó với các quần thể khác. They were a perfect match for traditional biopsies taken from the same individuals Chúng là một kết hợp hoàn hảo cho các mẫu sinh thiết truyền thống được lấy từ các cá thể giống nhau.

Người cung cấp thông tin cho động vật không xương sốngPermalink

A flourishing subfield of eDNA is iDNA, or invertebrate-acquired DNA Một trường con eDNA phát triển mạnh mẽ là iDNA, hoặc DNA thu được từ động vật không xương sống. Early studies on sea sponges have found Các nghiên cứu ban đầu về bọt biển đã phát hiện ra they create accidental eDNA repositories as they filter-feed họ tạo ra các kho lưu trữ eDNA ngẫu nhiên khi họ lọc nguồn cấp dữ liệu, while leeches contain a genetic record of their past blood meals trong khi đỉa chứa một bản ghi di truyền về các bữa ăn máu trong quá khứ của chúng that can last as long as four months có thể kéo dài đến bốn tháng. Researchers have also recovered species-level DNA from Các nhà nghiên cứu cũng đã khôi phục DNA cấp độ loài từ the guts of dung beetles that dined on other animals’ faeces ruột của những con bọ phân đã ăn phân của các động vật khác.

Lá trà kể về quá khứPermalink

A German team reported finding eDNA from 1,279 distinct species Một nhóm người Đức báo cáo đã tìm thấy eDNA từ 1.279 loài riêng biệt of insects, spiders, and other arthropods in teas and spices purchased in grocery stores côn trùng, nhện và động vật chân đốt khác trong trà và gia vị mua ở cửa hàng tạp hóa. This finding unlocks a potential treasure trove of new data Phát hiện này mở ra một kho tàng dữ liệu mới tiềm năng as the historical botanical specimens collected around the world for centuries như các mẫu thực vật lịch sử được thu thập trên khắp thế giới trong nhiều thế kỷ could contain information on the species that surrounded them in life có thể chứa thông tin về các loài bao quanh chúng trong cuộc sống.

Không có 'viên đạn bạc'Permalink

But even eDNA’s biggest proponents say it’s just a supplement Nhưng ngay cả những người ủng hộ lớn nhất của eDNA cũng nói rằng đó chỉ là một chất bổ sung, and not a replacement, for traditional field sampling techniques và không thay thế cho các kỹ thuật lấy mẫu hiện trường truyền thống. So far, eDNA can’t reveal an organism’s age, sex, or body condition Cho đến nay, eDNA không thể tiết lộ tuổi, giới tính hoặc tình trạng cơ thể của một sinh vật, Still, it’s hard to overstate the sense of wonder scientists feel Tuy nhiên, thật khó để nói quá về cảm giác ngạc nhiên mà các nhà khoa học cảm thấy at the power of the technique ở sức mạnh của kỹ thuật.