Tracie Seimon은 일찍이 자연 세계에 대한 그녀의 열정을 발견했습니다. 콜로라도에서 어린 시절을 보낸 그녀는 가족 뒤뜰에서 "곤충 채집"과 취미로 개미 농장을 운영하는 것을 즐겼습니다. 그녀는 텔레비전에서 나무가 잘려나가는 것을 보았을 때 정신이 혼미해졌습니다. 그녀와 그녀의 아버지는 망원경을 통해 밤하늘을 연구하다가 망원경이 어떻게 작동하는지 알아보기 위해 호기심으로 망원경을 분해했습니다. 그녀는 그것을 다시 합칠 수 없었습니다. 나중에 그녀의 부모가 그녀에게 현미경을 선물로 주었을 때, 그녀는 그대로 두라는 지시를 받았습니다.

"나는 그 아래의 모든 것을 보았다"고 그녀는 말했다.

2007년 Seimon이 Columbia University의 주니어 교수로 재직하면서 진로를 선택했을 때 그녀는 자신이 두 가지 상반된 방향으로 끌려가는 것을 느꼈습니다. 그녀는 심혈관 질환에 대한 의학 연구를 계속하기 위해 종신 교수직 제안을 수락할 수 있었습니다. 그러나 대신 그녀는 WCS(Wildlife Conservation Society)의 분자 실험실 개발을 돕기 위해 아르바이트를 했습니다. 그것은 결국 WCS와 Columbia University의 Infection and Immunity 센터의 공동 연구원으로 Bronx Zoo에서 새로운 실험실을 시작하는 데 도움이 되는 고유한 제안으로 바뀌었습니다. 그녀는 "나는 병원체 발견에 대해 훈련하고 있었고" 새로운 실험실을 "천천히 구축하려고 노력했다"고 말했다.

오늘, 세이몬 브롱크스 동물원에 기반을 둔 WCS의 분자 진단 연구소의 책임자입니다. 그녀는 야생에서, 특히 까다로운 환경에서 종을 탐지하고 모니터링하기 위해 DNA 기반 기술의 사용을 개척했습니다. 그녀의 생물다양성 연구는 그녀를 페루, 미얀마, 베트남, 캄보디아, 러시아, 우간다, 르완다로 데려갔습니다.

세이몬은 심지어 에베레스트산에 올라 최초의 포괄적인 환경 DNA(eDNA)를 만든 팀을 이끌었습니다. 생물 다양성 조사 거기. 그 연구는 2019년의 일부였습니다. 지리적 국가 그리고 롤렉스 영구 행성 에베레스트 원정대, 그 산에서 수행된 가장 포괄적인 과학 탐사.

Seimon의 현장 조사가 그녀를 에베레스트 산으로 데려가기 전에 그녀는 페루 안데스 산맥으로 여러 번 여행했습니다. 그녀의 초점은 Cordillera Vilcanota 빙하 산맥의 Sibinacocha 유역입니다. 거의 20년 동안 그녀는 기후 변화와 키트리드 곰팡이의 영향을 조사하는 이니셔티브를 이끌었습니다.바트라코키트리움 덴드로바티디스 or Bd) 그 서식지에 사는 양서류에.

콴타 그녀의 글로벌 연구 트레킹에 대해 화상 회의를 통해 Seimon과 이야기했습니다. 인터뷰는 명확성을 위해 압축 및 편집되었습니다.

브롱크스 동물원의 실험실에 대해 말씀해 주세요.

우리 연구실은 작습니다. 우리가 실행하는 대부분의 일상적인 진단은 WCS의 XNUMX개 동물원과 뉴욕 아쿠아리움에서 수집한 동물에 대한 병원균 테스트입니다. 우리는 또한 보존을 위한 분자 도구 개발을 돕는 연구 프로젝트를 진행하고 있습니다. 말 그대로 배낭에 넣고 현장으로 가져갈 수 있는 DNA 연구 도구 유형입니다. 예를 들어, 우리는 멸종 위기에 처한 종에 대한 휴대용 개 홍역 바이러스 검사 및 eDNA 검사를 개발했습니다. 그리고 우리는 이 휴대용 DNA 테스트를 수행하는 방법에 대해 작업하는 많은 국가에서 현장 연구원을 교육합니다.

어떻게 eDNA 연구에 참여하게 되었나요?

2015년에 우리 동료들은 이 기술을 멸종 위기에 처한 희귀종인 양쯔강 자이언트 소프트쉘 거북이(라페투스 스윙회이). 우리는 Bronx 동물원 연못에 가서 물을 모으고, 거기에 어떤 종이 ​​있는지 테스트하고, eDNA 테스트를 할 수 있는지 확인하는 데 많은 시간을 보냈습니다.

처음 시작했을 때 거의 공상 과학 소설 같았습니다. "정말? 물에서만 이렇게 많은 종을 감지할 수 있습니까?”

퍼페츄얼 플래닛 탐험을 위해 에베레스트 산에서 eDNA 연구에 어떻게 참여하게 되었나요?

폴 메이에프스키메인 대학교의 유명한 기후 연구원이자 빙하학자인 는 에베레스트 산으로의 과학 탐험을 준비하고 있었는데 그가 나를 초대했습니다. 그는 저에게 "거기서 하고 싶은 일에 대한 몇 가지 아이디어를 모으는 것이 어떻습니까?"라고 물었습니다. 내 생각은 "가장 높은 고도에 사는 생명체가 무엇인지 알아내고 싶다면 eDNA를 사용하여 에베레스트 산의 생물 다양성을 평가할 수 있을까?"였습니다.

높은 고도에서 작업하는 것이 매우 어렵기 때문에 당시에는 아무도 생물다양성에 대해 많이 알지 못했습니다. 공기가 희박합니다. 당신은 매우 빨리 피곤해집니다. 폭풍우가 몰아치면 완전한 정전 상태로 인해 텐트로 돌아가는 길에 GPS를 사용해야 하는 경우가 있습니다.

나는 eDNA가 훨씬 더 쉬운 방법이 될 수 있는지에 관심이 있었습니다. 우리는 물 샘플을 수집하고 현장에서 여과하고 캡처한 DNA가 있는 필터를 실험실로 다시 가져온 다음 DNA를 사용하여 거기에 무엇이 있는지 평가할 수 있습니다.

그래서 당신은 에베레스트에 가서 그런 식으로 샘플을 수집했습니다. 나중에 그 DNA 샘플을 어떻게 분석했습니까?

우리는 전체 게놈 샷건 시퀀싱과 메타바코딩이라는 두 가지 기술을 사용하여 데이터를 세분화했습니다. 그런 다음 네 가지 생물 정보학 파이프라인을 사용하여 데이터를 분석하고 감지한 유기체를 결정했습니다.

이제 에베레스트에서 해냈으니 돌아가서 페루에서 하고 싶습니다.

에베레스트 산에서 수집한 eDNA와 관련하여 가장 중요한 점은 무엇이었습니까?

거기에는 엄청난 양의 생물 다양성이 있습니다. 우리는 바이러스, 박테리아, 균류, 식물 및 동물과 같은 생명 나무 전체에서 187개의 분류학적 목을 찾을 수 있었습니다. 모든 알려진 분류학적 목의 거의 4,500/3이 XNUMX미터 이상의 이 산에서 발견될 수 있습니다. 그 고도 이상의 지형은 전 세계 육지의 XNUMX%에 불과합니다.

바라건대, 더 많은 사람들이 DNA 데이터를 수집함에 따라 우리는 서열을 재분석하고 속과 종의 수준까지 동정을 얻을 수 있을 것입니다. 우리가 이미 그렇게 할 수 있었던 데이터 중 일부는 훌륭했습니다. 예를 들어, 배설물 샘플의 DNA에서 우리는 Pallas의 고양이(오토콜로부스 마눌), 야생 고양이과의 희귀종으로 네팔 동부에 산다. 그것은 흥미로웠다. 그러나 현재 에베레스트에서 데이터를 비교할 수 있는 참조 시퀀스가 ​​거의 없으며 그것이 무엇인가를 식별하는 데 필요한 것입니다.

연구에 다른 제한 사항이 있었습니까?

확신하는. 우리의 연구는 2019년 XNUMX월과 XNUMX월 몇 주 동안의 다양성에 대한 하나의 스냅샷일 뿐입니다. 우리가 참여한 탐험에는 등반 시즌과 셰르파가 사람들을 안전하게 올리고 내리는 로프.

그해 봄 해빙이 매우 늦게 왔기 때문에 샘플링도 제한되었습니다. 이전 몇 년 동안의 위성 이미지에서 우리는 에베레스트 산에 도착했을 때 호수가 완전히 해동될 것으로 예상했지만 그 중 몇 개는 여전히 얼어 있었습니다. 우리는 얼음 아래에서 물을 채취하기 위해 얼음을 해킹해야 했습니다.

수집품을 몇 달만 옮겼더라면 더 많은 DNA를 수집할 수 있었고 생물다양성이 더 높아졌을까요? 아마도, 하지만 우리는 기다릴 여유가 없었습니다. 그럼에도 불구하고 그 당시에 우리가 뽑아낸 데이터의 양은 놀랍습니다.

XNUMX년 동안 환경이 계절에 따라 어떻게 변하는지 살펴본 다음 XNUMX년마다 되돌아가 시간이 지남에 따라 어떻게 변하는지 확인하는 것은 놀라운 일입니다. 우리가 식별한 유기체 중 일부는 기후 변화 및 기타 환경 스트레스에 대한 지표 종 역할을 합니다.

히말라야와 같은 곳에서 생물학적 분석을 수행하는 것이 왜 중요한가요? 이러한 극한 환경은 세계에서 상대적으로 작은 부분입니다. 더 접근하기 쉬운 곳에서 eDNA를 수집하는 것만으로는 충분하지 않은 이유는 무엇입니까?

우리는 그곳으로 올라가는 두 가지 목표를 염두에 두었습니다. 첫째, 우리는 다음과 같은 질문에 답하고 싶었습니다. 가장 높은 고도에서의 삶은 무엇입니까? 어떤 종들이 그곳에 살고 있습니까? 우리가 극한 환경이라고 부르는 것을 견딜 수 있는 유기체는 무엇입니까?

생물학적 관점에서 아는 것이 중요합니다. 예를 들어, 우리가 그곳에서 발견한 유기체 중 일부는 완보동물과 로티퍼입니다. 그러한 유기체는 매우 가혹하고 극한의 환경을 포함하여 거의 모든 곳에서 살 수 있습니다. Tardigrades는 우주의 진공에서도 살아남을 수 있습니다.

둘째, 높은 산 환경은 아래에서 발생하는 것보다 훨씬 더 빠른 속도로 발생하는 변화를 볼 수 있는 장소입니다. 일반적으로 저 위의 극한 환경의 작은 동요는 이러한 유기체가 점유할 수 있는 범위 또는 영역에 큰 변화를 강요할 수 있습니다. 우리는 그러한 변화의 결과를 이해하고 싶었습니다.

좋은 예는 페루 남부의 Sibinacocha 호수 근처 Cordillera Vilcanota 산에서 배운 것입니다. 수십 년에 걸친 연구를 통해 우리는 양서류가 최근 해빙된 지형으로 범위를 확장하고 있음을 발견했습니다. 후퇴하는 빙하 뒤에 새로운 연못이 형성되었습니다. 그것은 종이 위쪽으로 이동하여 차지할 수 있는 새로운 서식지를 열었습니다.

하지만 양서류만이 아닙니다. 우리는 곤충, 식물 및 기타 유기체가 해당 연못 지역으로 이동하는 것을 보고 있습니다. 페루 안데스 산맥에서 기록된 것처럼 산악 지역에서는 기후 변화에 대응하여 전체 생물권이 상승하고 있습니다.

또한 질문은 다음과 같습니다. 이러한 풍부한 변화율이 얼마나 빨리 발생하는지 측정할 수 있습니까? 우리는 양서류가 서식지 가용성에 따라 많이 움직인다는 것을 발견하고 있습니다. 연못이 형성되면 그들은 그 안으로 들어가지만 결국에는 더 이상 빙하에 의해 공급되지 않습니다. 마르면 양서류는 다음 연못으로 이동합니다. 매우 역동적이고 빠르게 변화하는 환경입니다.

에베레스트 연구는 이러한 변화를 문서화하기 위한 기준 데이터를 설정하는 좋은 방법입니다. 저 위의 종은 열악한 환경에서 살기 때문에 행동을 바꾸는 경향이 더 큽니다.

eDNA는 덜 극단적인 환경에서 유용한 도구입니까?

나는 eDNA를 기본 도구로 생각하지 않습니다. eDNA는 다른 생물다양성 모니터링 방법과 함께 사용해야 합니다. 그런 다음 eDNA 데이터를 보다 전체적으로 그리고 맥락에서 볼 수 있습니다.

예를 들어, 나는 배설물 샘플을 수집했고, 에베레스트 산에 있을 때 시각적 만남 조사를 했습니다. 우리는 저 위의 갓 내린 눈에서 눈표범의 흔적을 찾았지만 eDNA 샘플에서는 눈표범을 얻지 못했습니다. 그것은 우리가 놓친 것입니다.

eDNA의 장점은 환경에 있는 많은 정보에 대해 매우 유익할 수 있지만 데이터에 없는 것을 배제할 수 없다는 것입니다. 항상 감지 감도에 의해 제한되기 때문입니다.

호수에서 20개의 물 샘플을 채취했는데 단 하나의 샘플만이 거북이 양성 반응을 보였다고 가정해 보겠습니다. 샘플을 10개만 채취했다면 거기에 있는 거북이를 놓쳤을 수도 있습니다. 따라서 eDNA를 사용하면 데이터 해석이 항상 샘플링 전략을 기반으로 해야 합니다. 시간 경과에 따른 변화에 대한 생물 모니터링과 같은 것에 eDNA를 적용할 때 먼저 시스템의 생태를 알고 모든 주의 사항을 염두에 두는 것이 좋습니다.

그 경고 중 일부는 무엇입니까?

DNA를 검출했다고 해서 반드시 살아있는 유기체에서 DNA를 수집한다는 의미는 아닙니다. eDNA를 흘리는 죽은 유기체에서 비롯된 것일 수 있습니다. 수역의 바닥을 휘젓는다면 고대 DNA를 휘젓는 것일 수 있습니다. 대답하고 싶은 질문과 eDNA가 그 질문에 대답할지 여부에 대해 정말로 생각해야 합니다.

또한 온도나 자외선 조건에 따라 eDNA가 얼마나 빨리 분해되는지 기억해야 합니다. 많은 것들이 eDNA의 반감기를 감소시킬 수 있으며 연구를 설계할 때 모든 것을 고려해야 합니다. 꽤 복잡할 수 있습니다.

생물 다양성 연구 외에도 eDNA를 사용하여 야생 동물 거래에서 종을 식별하고 있습니다.

예. 우리 프로젝트 중 하나는 불법 뼈 거래에서 밀매되는 모든 큰 고양이 종을 식별할 수 있는 DNA 테스트를 개발하는 것이었습니다. 호랑이의 모든 부분은 야생 동물 거래에 활용됩니다. 우리는 몰수 지점 또는 국가 입국 지점에서 더 나은 사전 심사를 허용하는 테스트를 개발하기를 원했습니다. 사용하기 매우 쉬운 도구로 휴대용 실험실을 설정하고 사람들의 짐이나 패키지를 통해 들어올 수 있는 뼈를 검사할 수 있습니다. 샘플이 큰 고양이 종에서 나온 것인지 빠르게 확인할 수 있는 것, 따라서 규제될 수 있으므로 확증적 법의학 테스트를 위해 보내질 수 있습니다.

파일럿 버전은 중국과 여기 미국에서 시도되고 있습니다. 법 집행 기관이 불법 거래를 단속하는 데 도움이 되는 선별 도구로 사용할 수 있다는 아이디어입니다.

당신은 전 세계의 많은 양서류 개체군을 파괴하는 것으로 보이는 양서류 chytrid 곰팡이에 초점을 맞춘 페루의 장기 모니터링 이니셔티브를 이끌었습니다. 그 곰팡이는 양서류에 어떤 영향을 미칩니 까?

곰팡이는 취약한 종의 피부를 공격합니다. 감염된 개구리는 물과 산소가 흡수되는 것을 억제하는 피부의 각질층이 두꺼워지는 각화과다증이 발생합니다. 따라서 전해질이 위험할 정도로 불균형해지고 피부가 벗겨집니다. 개구리는 결국 심정지 상태가 됩니다.

특정 종에게는 치명적일 수 있지만 다른 종은 훨씬 더 탄력적으로 보입니다. 다양한 곰팡이 균주의 병원성에 대해 복잡한 질문이 많이 있습니다. 큰 분야입니다.

우리는 어떤 개구리가 chytrid fungus에 감염되고 있는지 연구해 왔으며, 개구리가 이를 처리하는 동안 온난화 기후의 영향에 어떻게 적응하고 있는지 연구했습니다.

무엇을 찾았습니까?

우리는 개구리가 위쪽으로 전진하고 범위를 확장함에 따라 곰팡이를 가져오고 있음을 보여줄 수 있었습니다. 5,300m 고도의 고개 정상 근처에서 발견한 일부 개구리는 키트리드 양성 반응을 보였습니다. 우리 연구원들이 현장에 나가면 주변에 곰팡이가 퍼지지 않도록 부츠에 알코올을 뿌리는 등 많은 예방 조치를 취합니다.

안데스 산맥에서 우리는 차돌박이 개구리라는 종의 멸종을 목격했습니다. 텔마토비우스 마모라투스. 2005년 이후 인구가 급감했다. 우리는 몇 년 동안 샘플링한 어떤 사이트에서도 그것들을 찾을 수 없었습니다. 그러나 2013년에 그들은 다시 돌아올 것으로 보였다. 그들은 곰팡이에 대한 저항력이 높아지고 있습니다. 급변하는 환경에 계속 적응하면서 잘 해낼 것이라는 희망이 있다.

현장 조사를 할 때 선호하는 장소가 있습니까?

내가 가장 좋아하는 것은 항상 페루의 Sibinacocha 호수입니다. 빙하 위를 날아다니는 플라밍고와 주위를 펄럭이는 안데스 벌새가 있습니다. 개구리와 비쿠냐. 놀랍도록 아름답고 높은 산 환경에 비해 놀랍도록 생물 다양성이 뛰어납니다.

두 개의 새로운 타란툴라 종을 어떻게 발견했습니까?

나는 거미 공포증이기 때문에 놀랍습니다!

우리가 페루에서 개구리를 찾기 위해 바위를 뒤집는 동안 구멍에서 튀어나온 작고 보송보송한 부랑자를 발견했습니다. 나는 보았다 브론웬 코네키, 당시 학생이자 함께 작업하던 공동 작업자가 "그것을 잡을 수 있습니까? "라고 말했습니다. 그녀는 한.

우리는 많은 사진을 찍어 전문 타란툴라 분류학자에게 보여줬습니다. “새로운 종을 가지고 있는 것 같습니다. 어떤 방법으로 수컷과 암컷을 모을 수 있습니까?”

다음에 무슨 일이 있었던거야?

나는 돌아가야 했다. 그때는 나 혼자 긴 집게를 들고 구멍에 닿았다. 나는 타란툴라를 매우 조심스럽게 낚아채려고 노력했고 아드레날린 과부하로 거의 기절할 뻔했습니다.

더 큰 표본, 우리 말 팀이 수집을 도왔습니다. 우리는 새 표본을 리마에 기탁하고 분류학적 평가를 위해 보내달라고 요청했습니다. 약 10년 후, 그들은 마침내 분석되었고 그 결과가 발표되었습니다. 때로는 시간이 오래 걸리지만 과학은 나옵니다.

다음에는 어디에서 연구를 수행하기를 희망합니까? 꿈의 장소가 있습니까?

히말라야에서 더 많은 일을 하고 싶습니다. 나는 단지 높은 산 환경을 좋아합니다. 저를 하나에 넣고 행복합니다. 나는 바위에서 바위로 점프하고 물건을 뒤집고 동물을 찾는 것을 좋아합니다. 내가 가장 좋아하는 일은 돌을 뒤집어 그 밑에 무엇이 있는지 확인하는 것입니다.

여가 시간에 심한 폭풍을 촬영하고 연구했습니다. 그것에 대해 알려주십시오.

그게 내 취미야. 내 남편, 안톤 세이몬, 토네이도 연구팀의 과학적 리더입니다. 그는 20년 동안 토네이도 연구에 참여했고, 우리가 그를 만난 이후로 나는 XNUMX년 동안 폭풍을 쫓았습니다.

매년 XNUMX월과 XNUMX월 사이에 우리는 밴과 사냥개 체이스를 꾸려 심한 폭풍을 따라가기 위해 대평원으로 나갑니다. 우리는 일반적으로 파괴가 거의 없을 가능성이 있는 지역의 폭풍을 대상으로 하며 이러한 폭풍을 중단 없이 볼 수 있습니다. 하지만 폭풍우가 보이지 않더라도 야생 동물과 들꽃을 사진에 담을 수 있어 매우 기쁩니다. 들판에 나갈 때처럼 자연에 몰입하는 것이 제가 가장 좋아하는 일입니다.