Myöhään 1980-luvulla Tamar Barkay käytti liittovaltion tutkimuslaitoksessa Pensacolassa, Floridassa, mutaa tavalla, joka osoittautui vallankumoukselliseksi tavalla, jota hän ei voinut kuvitellakaan tuolloin: karkea versio tekniikasta, joka nyt ravistelee monia tieteenaloja. Barkay oli kerännyt useita mutanäytteitä – yhden sisävesialtaalta, toisen murtolahdelta ja kolmannen matalalta suolaisen veden suolta. Hän laittoi nämä sedimenttinäytteet lasipulloihin laboratoriossa ja lisäsi sitten elohopeaa, jolloin muodostui myrkyllistä lietettä.

Tuolloin Barkay työskenteli ympäristönsuojeluvirastossa ja halusi tietää, kuinka mudassa olevat mikro-organismit ovat vuorovaikutuksessa elohopean, teollisen saasteen, kanssa, mikä vaati ymmärrystä kaikki tietyn ympäristön organismit – ei vain pieni osa, jota voitaisiin menestyksekkäästi kasvattaa petrimaljoissa laboratoriossa. Mutta taustalla oleva kysymys oli niin perustavanlaatuinen, että se on edelleen yksi niistä peruskysymyksistä, jotka ohjaavat biologiaa. Kuten Barkay, joka on nyt eläkkeellä, sanoi äskettäisessä haastattelussa Boulderista, Coloradosta: "Kuka siellä on?" Ja aivan yhtä tärkeää, hän lisäsi: "Mitä he tekevät siellä?"

Tällaiset kysymykset ovat edelleen ajankohtaisia, ja niitä kysyvät ekologit, kansanterveysviranomaiset, luonnonsuojelubiologit, oikeuslääketieteen ammattilaiset sekä evoluutiota ja muinaisia ​​ympäristöjä tutkivat – ja ne ajavat kenkänahka-epidemiologeja ja biologeja kaukaisiin maailman kolkoihin.

1987 paperi Barkay ja hänen kollegansa julkaisivat Journal of Microbiological Methods hahmotteli menetelmän-"Suora ympäristön DNA:n erottaminen" - jonka avulla tutkijat voisivat tehdä väestönlaskennan. Se oli käytännöllinen, vaikkakin melko sotkuinen työkalu, jolla havaittiin, kuka siellä oli. Barkay käytti sitä loppuuransa ajan.

Nykyään tutkimusta mainitaan varhaisena välähdyksenä eDNA:sta tai ympäristön DNA:sta, joka on suhteellisen edullinen, laajalle levinnyt, mahdollisesti automatisoitu tapa tarkkailla elämän monimuotoisuutta ja jakautumista. Toisin kuin aikaisemmissa tekniikoissa, jotka pystyivät tunnistamaan DNA:ta esimerkiksi yhdestä organismista, menetelmä kerää myös sitä ympäröivän muun geneettisen materiaalin pyörteisen pilven. Viime vuosina ala on kasvanut merkittävästi. "Sillä on oma päiväkirja", sanoi Eske Willerslev, evoluutiogeneetikko Kööpenhaminan yliopistosta. "Sillä on oma yhteiskunta, tieteellinen yhteiskunta. Siitä on tullut vakiintunut ala."

eDNA toimii valvontatyökaluna, joka tarjoaa tutkijoille keinon havaita näennäisesti havaitsemattomat. Ottamalla näytteitä eDNA:sta tai geneettisen materiaalin seoksista – eli DNA-fragmenteista, elämän suunnitelmasta – vedestä, maaperästä, jääsydämistä, vanupuikoista tai käytännöllisesti katsoen mistä tahansa kuviteltavissa olevasta ympäristöstä, jopa ohuesta ilmasta, on nyt mahdollista etsiä tietyn organismin tai koota tilannekuvan kaikista tietyn paikan organismeista. Sen sijaan, että eDNA asettaisi kameran näkemään, kuka ylittää rannan yöllä, se poimii tiedot hiekan jalanjäljistä. "Olemme kaikki hilseileviä, eikö niin?" sanoi Robert Hanner, biologi Guelphin yliopistosta Kanadasta. "Sen soluroskan palaset irtoavat koko ajan."

eDNA ei ole virheetön menetelmä, jolla varmistetaan jonkin olemassaolo. Esimerkiksi eDNA:ssa havaittu organismi ei välttämättä elä paikassa, josta näyte kerättiin; Hanner antoi esimerkin ohikulkevasta linnusta, haikarosta, joka söi salamanterin ja kakkasi sitten osan sen DNA:sta, mikä saattaa olla yksi syy sammakkoeläinten signaalien esiintymiseen joillakin alueilla, joilla niitä ei ole koskaan fyysisesti löydetty.

Silti eDNA:lla on kyky auttaa selvittämään geneettisiä jälkiä, joista osa leviää ympäristöön, tarjoten jännittävän – ja mahdollisesti jäähdyttävän – tavan kerätä tietoa organismeista, mukaan lukien ihmiset, heidän jokapäiväisessä työssään.

...

Käsitteellinen eDNA:n perusta – lausutaan EE-DEE-EN-AY, ei ED-NUH – juontaa juurensa sata vuotta, ennen niin sanotun molekyylibiologian tuloa, ja sen katsotaan usein johtuvan Edmond Locardista, ranskalaisesta kriminologista, joka työskenteli alkuaikoina. 20. vuosisata. Sarjassa paperit Vuonna 1929 julkaistu Locard ehdotti periaatetta: Jokainen kosketus jättää jäljen. Pohjimmiltaan eDNA tuo Locardin periaatteen 21-luvulle.

Ensimmäisten vuosikymmenten ajan ala, josta eDNA tuli – Barkayn työ 1980-luvulla mukaan lukien – keskittyi suurelta osin mikrobien elämään. Kun tarkastellaan kehitystään taaksepäin, eDNA vaikutti hitaalta kynsillään ulos sananlaskujen mudasta.

Vasta vuonna 2003 menetelmä paljastui a kadonnut ekosysteemi. Willerslevin johtamassa 2003-tutkimuksessa poistettiin muinaista DNA:ta alle teelusikallisesta sedimentistä, mikä osoitti ensimmäistä kertaa suurempien organismien havaitsemisen tekniikalla, mukaan lukien kasvit ja villamammutit. Samassa tutkimuksessa Uuden-Seelannin luolasta kerätty sedimentti (joka ei varsinkaan ollut jäätynyt) paljasti sukupuuttoon kuolleen linnun: moan. Ehkä merkittävintä on, että nämä sovellukset muinaisen DNA:n tutkimiseksi saivat alkunsa valtavasta määrästä lantaa, joka oli pudonnut maahan satoja tuhansia vuosia sitten.

Willerslev oli ensimmäisen kerran keksinyt idean muutamaa vuotta aiemmin pohtiessaan uudempaa lantakasaa: maisterin tutkinnon ja tohtorin välillä. Kööpenhaminassa hän huomasi olevansa löysällä puolella kamppaillessaan luiden, luuston jäänteiden tai muiden fyysisten näytteiden hankkimiseksi tutkittavaksi. Mutta eräänä syksynä hän katsoi ulos ikkunasta "koiraan, joka ottaa paskaa kadulla", hän muisteli. Kohtaus sai hänet ajattelemaan ulosteessa olevaa DNA:ta ja sitä, kuinka se huuhtoutui pois sateen mukana jättämättä näkyviä jälkiä. Mutta Willerslev ihmetteli: "Voiko olla, että DNA voisi selviytyä?" Sen sitten päätin yrittää selvittää."

Paperi osoitti DNA:n huomattavan pysyvyyden, joka hänen mukaansa säilyy ympäristössä paljon pidempään kuin aiemmat arviot ehdottivat. Willerslev on sittemmin analysoinut eDNA:ta nykypäivän Grönlannin jäätyneessä tundrassa 2 miljoonan vuoden takaa, ja hän työskentelee näytteiden parissa Angkor Watista, Kambodžan valtavasta temppelikompleksista, jonka uskotaan rakennetun 12-luvulla. "Sen pitäisi olla pahin DNA-säilytys, jonka voit kuvitella", hän sanoi. "Tarkoitan, se on kuuma ja kostea."

Mutta hän sanoi: "Voimme saada DNA:n pois."

Willerslev tuskin on nyt yksin näkeessään potentiaalisen työkalun, jolla on näennäisesti rajattomat sovellukset – varsinkin nyt, kun edistysaskeleet antavat tutkijoille mahdollisuuden sekvensoida ja analysoida suurempia määriä geneettistä tietoa. "Se on avoin ikkuna monille, monille asioille", hän sanoi, "ja paljon enemmän kuin voin ajatella, olen varma." Eikö se ollut vain muinaisia ​​mammutteja? eDNA voisi paljastaa keskuudessamme piileskeleviä nykyajan organismeja.

Tiedemiehet käyttävät eDNA:ta kaikenmuotoisten ja -kokoisten olentojen jäljittämiseen, olipa kyse sitten yksittäisestä lajista, kuten pienet tunkeutuvat levät, Loch Nessin ankeriaat tai näkymätön hiekassa asuva myyrä, jota ei ole nähty lähes 90 vuoteen? tutkijat ottavat näytteitä kokonaisista yhteisöistä esimerkiksi tarkastelemalla luonnonkukkien kukista löytyvää eDNA:ta tai tuulessa puhaltavaa eDNA:ta kaikkien vierailevien lintujen, mehiläisten ja muiden eläinpölyttäjien vertauskuvana.

...

Seuraava eDNA:n historian evoluution harppaus muodosti maapallon vesiympäristössä tällä hetkellä elävien organismien etsimisen. Vuonna 2008 a otsikko ilmestyi: "Vesi säilyttää DNA-muistin piilotetuista lajeista." Se ei tullut supermarketin tabloidista, vaan arvostetusta ammattijulkaisusta Chemistry World, joka kuvaa ranskalaisen tutkijan Pierre Taberlet'n ja hänen kollegoidensa työtä. Ryhmä etsi ruskea-vihreitä härkäsammakoita, jotka voivat painaa yli 2 kiloa ja koska ne niittävät kaiken tielleen, niitä pidetään invasiivisina lajina Länsi-Euroopassa. Härkäsammakoiden löytämiseen kuului tavallisesti ammattitaitoisia herpetologia, jotka tutkivat rantaviivoja kiikareilla, jotka palasivat auringonlaskun jälkeen kuuntelemaan kutsujaan. The 2008 paperi ehdotti helpompaa tapaa – kyselyä, joka vaati paljon vähemmän henkilöstöä.

"Voit saada DNA:ta kyseisestä lajista suoraan vedestä", sanoi Philip Thomsen, Århusin yliopiston biologi (joka ei ollut mukana tutkimuksessa). "Ja se todella käynnisti ympäristön DNA:n kentän."

Sammakot voi olla vaikea havaita, eivätkä ne tietenkään ole ainoita lajeja, jotka välttelevät perinteisempää, paikan päällä tapahtuvaa havaitsemista. Thomsen aloitti työskentelyn toisella organismilla, joka tunnetusti sekoittaa mittaamisen: kala. Kalojen laskemisen sanotaan joskus muistuttavan epämääräisesti laskevia puita – paitsi ne vaeltavat vapaasti pimeissä paikoissa ja kalalaskurit laskevat laskuaan silmät sidottuina. Ympäristö-DNA pudotti silmät. Yksi arviot Teknologiaa koskevassa julkaistussa kirjallisuudessa – vaikkakin se sisälsi varoituksia, mukaan lukien epätäydelliset ja epätarkat havainnot tai runsauden yksityiskohdat – havaitsivat, että makean veden ja meren kaloista ja sammakkoeläimistä tehdyt eDNA-tutkimukset ylittivät maanpäälliset vastineet 7:1.

Vuonna 2011 Thomsen, sitten Ph.D. ehdokas Willerslevin laboratoriossa, julkaisi a paperi osoittaa, että menetelmä pystyy havaitsemaan harvinainen ja uhanalaisia ​​lajeja, kuten niitä, joita on vähän Euroopassa, mukaan lukien sammakkoeläimet, nisäkkäät, kuten saukko, äyriäiset ja sudenkorennot. "Osoitimme, että vain lasillinen vettä todella riitti havaitsemaan nämä organismit", hän kertoi Undark. Se oli selvää: Menetelmällä oli suoria sovelluksia suojelubiologiassa lajien havaitsemiseen ja seurantaan.

Vuonna 2012 Molecular Ecology -lehti julkaisi eDNA:n erikoisnumero, ja Taberlet ja useat kollegat esittivät eDNA:n toimivan määritelmän minkä tahansa ympäristönäytteistä eristettynä DNA:na. Menetelmässä kuvattiin kaksi samanlaista, mutta hieman erilaista lähestymistapaa: Voidaan vastata kyllä ​​tai ei kysymykseen: Onko härkäsammakko (tai mikä tahansa) läsnä vai ei? Se tekee sen skannaamalla metaforista viivakoodia, lyhyitä DNA-sekvenssejä, jotka ovat erityisiä lajille tai perheelle, joita kutsutaan alukkeiksi; kassaskanneri on yleinen tekniikka, jota kutsutaan kvantitatiiviseksi reaaliaikaiseksi polymeraasiketjureaktioksi tai qPCR:ksi.

Toinen lähestymistapa, joka tunnetaan yleisesti nimellä DNA-metabarkoodaus, pohjimmiltaan sylkee luettelon tietyssä näytteessä olevista organismeista. "Sinä tavallaan kysyt, mitä täällä on?" Thomsen sanoi. ”Ja sitten saat kaikki tunnetut asiat, mutta saat myös joitain yllätyksiä, eikö niin? Koska oli lajeja, joiden olemassaolosta et tiennyt.

Tavoitteena on löytää neula heinäsuovasta; toinen yrittää paljastaa koko heinäsuovasta. eDNA eroaa perinteisemmistä näytteenottotekniikoista, joissa organismeja, kuten kaloja, pyydetään, manipuloidaan, stressataan ja joskus tapetaan. Saadut tiedot ovat objektiivisia; se on standardoitu ja puolueeton.

"eDNA, tavalla tai toisella, pysyy yhtenä tärkeimmistä menetelmistä biologisissa tieteissä", sanoi Mehrdad Hajibabaei, Guelphin yliopiston molekyylibiologi, joka oli metabarkoodauslähestymistavan pioneeri. jäljittää kalastaa noin 9,800 jalkaa Labradorinmeren alla. "Joka päivä näen jotain kuplivan, mikä ei tullut mieleeni."

...

Viime vuosina, eDNA:n kenttä on laajentunut. Menetelmän herkkyys antaa tutkijoille mahdollisuuden ottaa näytteitä aiemmin tavoittamattomista ympäristöistä, esimerkiksi kaapata eDNA:ta ilmasta – lähestymistapa, joka korostaa eDNA:n lupauksia ja sen mahdollisia sudenkuoppia. Ilmassa oleva eDNA näyttää kiertävän globaalilla pölyvyöhykkeellä, mikä viittaa sen runsauteen ja kaikkialla esiintymiseen, ja se voidaan suodattaa ja analysoida kasvien ja maaeläinten tarkkailemiseksi. Mutta tuulessa puhaltava eDNA voi johtaa tahattomaan kontaminaatioon.

Vuonna 2019 Thomsen mm. jätti kaksi pulloa erittäin puhdasta vettä ulkona – yksi niityllä ja toinen lähellä merisatamaa. Muutaman tunnin kuluttua vedessä oli havaittavissa olevaa lintuihin ja silliin liittyvää eDNA:ta, mikä viittaa siihen, että näytteisiin asettui jälkiä ei-maan lajeista; eliöt eivät ilmeisesti asuneet pulloissa. "Joten sen täytyy tulla ilmasta", Thomsen kertoi Undarkille. Tulokset viittaavat kaksinkertaiseen ongelmaan: Yhdelle todisteet voivat liikkua ympäriinsä, jolloin kaksi kosketukseen joutunutta organismia voivat sitten kiertää toisen DNA:n ympärillä, ja vain siksi, että tietty DNA on läsnä, ei tarkoita, että laji on todella olemassa. .

Lisäksi ei ole myöskään takeita siitä, että eDNA:n läsnäolo osoittaa, että laji on elossa, ja kenttätutkimuksia tarvitaan edelleen, hän sanoi, jotta voidaan ymmärtää lajin lisääntymismenestys, sen terveys tai sen elinympäristön tila. Toistaiseksi eDNA ei siis välttämättä korvaa fyysisiä havaintoja tai kokoelmia. Toisessa tutkimuksessa, jossa Thomsenin ryhmä keräsi Edna Kukkien pölyttävien lintujen etsimisessä yli puolet julkaisussa raportoidusta eDNA:sta oli peräisin ihmisistä, mikä saattaa mutauttaa tuloksia ja vaikeuttaa kyseisten pölyttäjien havaitsemista.

Samoin toukokuussa 2023 Floridan yliopiston tiimi, joka tutki merikilpikonnia aiemmin eDNA-jälkien perusteella, kun ne ryömiä pitkin rantaa. julkaistu paperi, joka paljasti ihmisen DNA:n. Näytteet olivat riittävän ehjiä havaitsemaan avainmutaatioita, joita voitaisiin joskus käyttää yksittäisten ihmisten tunnistamiseen, mikä viittaa siihen, että biologinen seuranta herätti myös vastaamattomia kysymyksiä eettisistä testeistä ihmisillä ja tietoisesta suostumuksesta. Jos eDNA toimi nuottaverkkona, se pyyhkäisi umpimähkään tietoa biologisesta monimuotoisuudesta ja päätyi väistämättä, kuten UF-tiimin paperi sanoi, "ihmisen geneettiseen sivusaaliin".

Vaikka jalanjälkiin liittyvät yksityisyysongelmat näyttävät toistaiseksi olevan enimmäkseen hypoteettisia, eDNA:n käyttö villieläimiä koskevissa oikeudellisissa riita-asioissa ei ole vain mahdollista, vaan se on jo todellisuutta. Sitä käytetään myös rikostutkinnassa: Vuonna 2021 esimerkiksi ryhmä kiinalaisia ​​tutkijoita raportoitu että eDNA keräsi pois epäillyn murhaajan housuista, oli vastoin hänen väitteitään paljastanut, että hän oli todennäköisesti ollut mutaisella kanavalla, josta ruumis oli löydetty.

Huoli kohteen ulkopuolisesta eDNA:sta, mitä tulee tarkkuuteen ja sen ulottuvuuteen ihmislääketieteessä ja oikeuslääketieteessä, tuo esiin toisen, paljon laajemman puutteen. Kuten Hanner Guelphin yliopistosta kuvaili ongelmaa: "Sääntelykehyksemme ja politiikkamme ovat yleensä vähintään kymmenen vuoden jäljessä tieteestä."

Nykyään niitä on lukemattomia mahdollisia sääntelysovelluksia veden laadun seurantaan, ympäristövaikutusten arviointiin (mukaan lukien offshore-tuulipuistot sekä öljyn ja kaasun poraus tehokkaampaan kaistalekeskuksen kehittämiseen), lajien hallintaan ja uhanalaisten lajien lain täytäntöönpanoon. Jonkin sisällä siviilioikeudellinen asia Yhdysvaltain kala- ja villieläinpalvelu arvioi vuonna 2021 eDNA:n ja perinteisemmän näytteenoton avulla, oliko uhanalaisia ​​kaloja tietyllä vesistöalueella, ja havaitsi, että näin ei ollut. Tuomioistuimet sanoivat, että viraston suojan puute kyseisellä vedenjakajalla oli perusteltua. Ongelma ei näytä olevan siinä, nousiko eDNA oikeuteen; se teki. "Mutta et todellakaan voi sanoa, että jotain ei ole olemassa ympäristössä", sanoi Hajibabaei.

Hän äskettäin korostettuna validointikysymys: eDNA päättelee tuloksen, mutta tarvitsee vahvemmat kriteerit sen varmistamiseksi, että nämä tulokset ovat todella totta (että organismia todella on läsnä tai poissa tai tietyssä määrässä). A sarja erityiskokouksia tutkijat työskentelivät käsitelläkseen näitä standardointikysymyksiä, joihin hänen mukaansa sisältyvät protokollat, alkuperäketju ja kriteerit tietojen tuottamiseen ja analysointiin. Jonkin sisällä arviot eDNA-tutkimuksista Hajibabaei ja hänen kollegansa havaitsivat, että kenttä on täynnä kertaluonteisia tai konseptin todisteita, jotka yrittävät osoittaa, että eDNA-analyysit toimivat. Tutkimus on edelleen ylivoimaisesti vailla akateemista maailmaa.

Sellaisenaan harjoittajat, jotka haluavat käyttää eDNA:ta sovellettavissa yhteyksissä, pyytävät joskus kuuta. Esiintyykö laji tietyllä alueella? Esimerkiksi Hajibabaei sanoi, että joku kysyi häneltä äskettäin, voisiko hän täysin kumota loisen olemassaolon, mikä todistaa, ettei sitä ollut esiintynyt vesiviljelytilalla. "Ja minä sanon: 'Katso, en voi millään sanoa, että se on 100 prosenttia'."

Hän sanoi, että jopa tiukan analyyttisen viitekehyksen kanssa vääriä negatiivisia ja vääriä positiivisia tuloksia on erityisen vaikea ratkaista ilman, että tehdään yhtä niistä asioista, joita eDNA estää – perinteisempää keräämistä ja manuaalista tarkastusta. Rajoituksista huolimatta kourallinen yrityksiä on jo alkanut kaupallistaa tekniikkaa. Tulevat sovellukset voivat esimerkiksi auttaa yritystä vahvistamaan, vahingoittaako sen rakentama silta paikallisesti uhanalaisia ​​eläimiä? vesiviljelyasu määrittää, onko vesillä, joilla se kasvattaa kaloja, meritäitä? tai maanomistaja, joka on utelias, houkuttelevatko uudet istutukset laajempaa määrää kotoperäisiä mehiläisiä.

Ongelma on melko perustavanlaatuinen, kun otetaan huomioon eDNA:n maine epäsuorana tapana havaita havaitsematon – tai kiertotapana tilanteissa, joissa ei yksinkertaisesti ole mahdollista kastaa verkkoa ja saada kiinni kaikkia meressä olevia organismeja.

"On erittäin vaikea vahvistaa joitakin näistä skenaarioista", Hajibabaei sanoi. "Ja se on pohjimmiltaan pedon luonne."

...

Edna avaa monia mahdollisuuksia vastaamalla Barkayn (ja epäilemättä monien muiden) alun perin esittämään kysymykseen: "Kuka siellä on?" Mutta yhä useammin se antaa vihjeitä "Mitä he siellä tekevät?" kysymys myös. Toronton Yorkin yliopiston biologian professori Elizabeth Clare tutkii biologista monimuotoisuutta. Hän kertoi havainneensa lepakoiden yöpyvän yhdessä paikassa päiväsaikaan, mutta keräämällä ilmassa olevaa eDNA:ta hän pystyi myös päättelemään, missä lepakot seurustelevat yöllä. Toisessa opiskella, kesykoira eDNA ilmaantui punaketun scatissa. Nämä kaksi koiraa eivät näyttäneet risteytyvän, mutta tutkijat ihmettelivät, oliko niiden läheisyys johtanut sekaannukseen tai ristikontaminaatioon, ennen kuin päätyivät lopulta toiseen selitykseen: Ketut ilmeisesti söivät koiran kakkaa.

Joten vaikka eDNA ei luonnostaan ​​paljasta eläinten käyttäytymistä, kenttä on joidenkin näkemysten mukaan edistymässä saadakseen vihjeitä siitä, mitä organismi voi tehdä ja miten se on vuorovaikutuksessa muiden lajien kanssa tietyssä ympäristössä – kerää tietoa terveydestä ilman suoraa tarkkailua. käyttäytymistä.

Ota toinen mahdollisuus: laajamittainen biomonitorointi. Itse asiassa viimeisen kolmen vuoden aikana enemmän ihmisiä kuin koskaan ennen on osallistunut rohkeaseen kokeiluun, joka on jo käynnissä: ympäristönäytteiden kerääminen julkisista viemäristä virusten Covid-19-partikkelien ja muiden ihmisiin tartuttavien organismien jäljittämiseksi. Teknisesti jätevesinäytteenottoon liittyy eRNA-niminen lähestymistapa, koska joillakin viruksilla on vain geneettistä tietoa, joka on tallennettu RNA:n muodossa DNA:n sijaan. Silti samat periaatteet pätevät. (Tutkimukset viittaavat myös siihen, että RNA:ta, joka määrittää, mitä proteiineja organismi ekspressoi, voitaisiin käyttää arvioitaessa ekosysteemin terveyttä; terveet organismit voivat ilmentää täysin erilaisia ​​proteiineja verrattuna stressiin.) Sairauksien esiintyvyyden seurannan lisäksi jätevedet Valvonta osoittaa, kuinka olemassa olevasta infrastruktuurista, joka on suunniteltu tekemään yhtä asiaa – viemärit on suunniteltu keräämään jätettä –, voidaan tehdä tehokkaaksi työkaluksi tutkia jotain muuta, kuten patogeenien havaitsemiseen.

Clarella on tapana tehdä juuri niin. "Olen henkilökohtaisesti yksi niistä ihmisistä, joilla on tapana käyttää työkaluja - ei niin kuin ne on tarkoitettu", hän sanoi. Clare oli yksi niistä tutkijoista, jotka huomasivat aukon tutkimuksessa: eDNA-työtä tehtiin paljon vähemmän maanpäällisillä organismeilla. Niinpä hän alkoi työskennellä niin kutsutun luonnollisen suodattimen kanssa, eli matojen kanssa, jotka imevät verta nisäkkäistä. "On paljon helpompaa kerätä 1,000 iilimatoa kuin löytää eläimiä. Mutta heillä on verijauhoja sisällä ja veri kantaa niiden eläinten DNA:ta, joiden kanssa he olivat vuorovaikutuksessa", hän sanoi. "Se on kuin olisi saanut joukko kenttäavustajia suorittamaan mittauksia puolestasi." Sitten yksi hänen oppilaistaan ​​ajatteli samaa lantakuoriaisista, joita on vielä helpompi kerätä.

Clare johtaa nyt uutta sovellusta toiselle jatkuvalle valvontajärjestelmälle – hyödyntäen olemassa olevia ilmanlaadun valvontalaitteita, jotka mittaavat saasteita, kuten pienhiukkasia, ja samalla imuroivat eDNA:ta taivaalta. Vuoden 2023 lopulla hänellä oli vain pieni näytesarja, mutta hän oli jo havainnut, että rutiininomaisen ilmanlaadun seurannan sivutuotteena nämä olemassa olevat työkalut kaksinkertaistuivat hänen etsimän materiaalin suodattimina. Se oli enemmän tai vähemmän säännelty, mannertenvälinen verkko, joka keräsi näytteitä hyvin johdonmukaisella tavalla pitkiä aikoja. "Voit sitten käyttää sitä aikasarjojen ja korkearesoluutioisten tietojen luomiseen kokonaisilta mantereilta", hän sanoi.

Pelkästään Isossa-Britanniassa, Clare sanoi, on arviolta 150 erilaista sivustoa imee tunnetun määrän ilmaa, joka viikko, ympäri vuoden, mikä tarkoittaa noin 8,000 17 mittausta vuodessa. Clare ja hänen kirjoittajansa analysoivat äskettäin pientä osajoukkoa näistä – 180 mittausta kahdesta paikasta – ja pystyivät tunnistamaan yli 80 eri taksonomista ryhmää, yli 26 erilaista kasvia ja sientä, 34 erilaista nisäkäslajia, 35 eri lintulajeja sekä vähintään XNUMX erilaista hyönteistä.

Toki muitakin pitkäaikaisia ​​ekologisia tutkimuskohteita löytyy. Yhdysvalloissa on tällaisten laitosten verkosto. Mutta heidän tutkimusalueensa ei sisällä maailmanlaajuisesti hajautettua infrastruktuuria, joka mittaa biologista monimuotoisuutta jatkuvasti - mukaan lukien muuttolintujen kulkeutuminen yläpuolelle ja lajien laajeneminen ja supistuminen ilmastonmuutoksen myötä. Luultavasti eDNA täydentää, ei syrjäyttää, hajautettua ihmisten verkostoa, joka tallentaa reaaliaikaisia, korkearesoluutioisia, tempo-avaruushavaintoja verkkosivustoille, kuten eBird tai iNaturalist. Kuten sumea kuva täysin uudesta galaksista, joka tulee näkyviin, nykyinen resoluutio pysyy alhaisena.

"Se on eräänlainen yleinen keräysjärjestelmä, mikä on melko ennenkuulumatonta biologisen monimuotoisuuden tieteessä", Clare sanoi. Hän viittasi kykyyn vetää eDNA-signaaleja tyhjästä, mutta mielikuva puhui menetelmästä kokonaisuutena: "Se ei ole täydellinen", hän sanoi, "mutta mikään muu ei todellakaan tee sitä."

Tämä artikkeli julkaistiin alunperin Undark. Lue alkuperäinen artikkeli.

Kuva pistetilanne: Tumma + DALL-E

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://singularityhub.com/2024/04/02/environmental-dna-is-everywhere-scientists-are-gathering-it-all/