How we can detect pretty much anything - Hélène Morlon and Anna Papadopoulou

Μετάφραση: Επιμέλεια: Maria Boura

For years, scientists have been staking out this remote forest in Montana

Εδώ και χρόνια, επιστήμονες παρακολουθούν αυτό το απομακρυσμένο δάσος στη Μοντάνα

for an animal that’s notoriously tricky to find.

για ένα ζώο που είναι γνωστό ότι είναι δύσκολο να βρεθεί.

Camera traps haven’t offered definitive evidence,

Κρυμμένες κάμερες δεν έχουν δώσει οριστικά στοιχεία,

and even experts can't identify its tracks with certainty.

και ακόμα και εμπειρογνώμονες

δεν μπορούν να ταυτοποιήσουν τα χνάρια του με σιγουριά.

But within the past decades,

Αλλά τις τελευταίες δεκαετίες,

researchers have developed methods that can detect even the most elusive species.

ερευνητές έχουν αναπτύξει μεθόδους

που εντοπίζουν ακόμα και τα πιο άπιαστα είδη.

And so, in 2018, these scientists took a sample from some conspicuous snow tracks.

Κι έτσι, το 2018, αυτοί οι επιστήμονες πήραν δείγμα από εμφανή ίχνη στο χιόνι.

Lab tests showed conclusive results:

Οι εργαστηριακοί έλεγχοι έδωσαν πειστικά αποτελέσματα:

the Canada lynx was indeed present in the area.

ο Καναδικός λύγκας ήταν όντως παρών στην περιοχή.

Without seeing the cat, scientists had proof it was there

Χωρίς να έχουν δει τη γάτα, οι επιστήμονες έχουν αποδείξεις ότι ήταν εκεί,

because of environmental DNA or eDNA.

λόγω του περιβαλλοντικού DNA ή eDNA.

Using a technique called DNA metabarcoding,

Χρησιμοποιώντας τη λεγόμενη μετακωδικοποίηση του DNA,

researchers can take a sample from the environment

ερευνητές μπορούν να πάρουν ένα δείγμα από το περιβάλλον

and learn which organisms are in it or have recently passed through it.

και να μάθουν ποιοι οργανισμοί ζουν εκεί και ποιοι πέρασαν πρόσφατα από εκεί.

The world is covered in DNA.

Ο κόσμος είναι καλυμμένος με DNA.

It’s all around us—

Είναι παντού γύρω μας --

on the ground, at the bottom of the ocean, and up in the clouds.

στο έδαφος, στον βυθό της θάλασσας, και ψηλά στα σύννεφα.

Multicellular organisms are constantly shedding cells.

Οι πολυκύτταροι οργανισμοί συνεχώς απορρίπτουν κύτταρα.

But until recently, eDNA wasn’t very useful to us.

Αλλά μέχρι πρόσφατα, το eDNA δε μας ήταν πολύ χρήσιμο.

Traditional scientific techniques couldn’t parse environmental samples

Όταν έχουμε περιβαλλοντικο δείγμα με μικτό γενετικό υλικό από πολλά είδη

containing mixed genetic material from multiple species.

οι παραδοσιακές επιστημονικές μέθοδοι αδυνατούν να το αναλύσουν.

But DNA metabarcoding can.

Αλλά η μετακωδικοποίηση του DNA μπορεί.

DNA begins to degrade once it’s exposed to the environment.

Το γενετικό υλικό αρχίζει να διαλύεται μόλις εκτεθεί στο περιβάλλον.

In the ocean, for example, it may only persist for a few days.

Στον ωκεανό, για παράδειγμα, μπορεί να παραμείνει για λίγες μέρες.

So in many contexts, eDNA is useful for telling us about the recent past.

Οπότε, σε πολλές περιπτώσεις,

το eDNA είναι χρήσιμο στο να μας λέει για το πρόσφατο παρελθόν.

The process of DNA metabarcoding starts with an environmental sample

Η διαδικασία της μετακωδικοποίησης DNA ξεκινά με ένα περιβαλλοντικό δείγμα,

like a core of soil, a vial of water, some feces, an insect trap,

όπως ένα δείγμα εδάφους, μία φιάλη νερό, μερικά περιττώματα, μία παγίδα εντόμων,

or even the blood from leeches’ stomachs.

ή ακόμα και το αίμα από το στομάχι των βδελλών.

Researchers then sift out everything aside from DNA by blending the sample up

Οι ερευνητές μετά κοσκινίζουν τα πάντα εκτός από το DNA, ανακατεύοντας το δείγμα

and using enzymes that break down cellular proteins and release DNA,

και χρησιμοποιώντας ένζυμα που διαλύουν κυτταρικές πρωτεΐνες

και απελευθερώνουν DNA, το οποίο καθαρίζουν.

which they purify.

The result is a “soup” of all the DNA in the sample.

Το αποτέλεσμα είναι μία «σούπα» όλων των DNA στο δείγμα.

Scientists then apply the polymerase chain reaction or PCR,

Οι επιστήμονες μετά εφαρμόζουν την αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης,

which uses artificial DNA strands called universal primers.

η οποία χρησιμοποιεί τεχνητά σκέλη DNA που λέγονται εκκινητές.

These primers bind to DNA sequences that are similar across species,

Οι εκκινητές προσδένονται σε αλληλουχίες DNA,

που είναι όμοιες για όλα τα είδη,

then amplify genetic barcodes that are species-specific.

μετά ενισχύουν τους γενετικούς κωδικούς, που είναι μοναδικοί για κάθε είδος.

High-throughput sequencing then reads millions of these DNA fragments,

Η αλληλούχιση υψηλής απόδοσης διαβάζει εκατομμύρια από αυτά τα θραύσματα DNA,

simultaneously.

ταυτόχρονα.

And finally, researchers compare them to reference databases

Και στο τέλος, οι ερευνητές τα συγκρίνουν με βάσεις δεδομένων αναφοράς

and identify how many and which species are present—

και αναγνωρίζουν πόσα και ποια είδη είναι παρόντα --

or if they’ve found entirely new ones.

ή εάν έχουν ανακαλύψει εντελώς καινούρια είδη.

This method has led to the discovery of tens of thousands of species

Αυτή η μέθοδος έχει οδηγήσει στην ανακάλυψη δεκάδων χιλιάδων ειδών

over the past decade.

κατά την τελευταία δεκαετία.

While metabarcoding can detect elusive animals like the Canada lynx,

Ενώ η μετακωδικοποίηση μπορεί να εντοπίσει άπιαστα ζώα όπως τον Καναδικό λύγκα,

it can also help scientists identify invasive species.

μπορεί επίσης να βοηθήσει τους επιστήμονες να αναγνωρίσουν διεισδυτικά είδη.

In Yosemite, researchers used eDNA to track and remove invasive bullfrogs.

Στο Γιοσέμιτι ερευνητές χρησιμοποίησαν eDNA

για να απομακρύνουν βουβαλοβάτραχους.

Once no trace of these amphibians remained,

Όταν δεν απέμειναν άλλα ίχνη από αυτά τα αμφίβια,

they reintroduced a threatened native species, California red-legged frogs,

επανεισήγαγαν ένα απειλούμενο είδος, τον κοκκινοπόδαρο βάτραχο της Καλιφόρνια,

which had disappeared from the area some 50 years prior.

ο οποίος είχε εξαφανισθεί από την περιοχή 50 χρόνια πριν.

Likewise, DNA metabarcoding can be used to monitor biodiversity.

Παρομοίως, η μετακωδικοποίηση του DNA μπορεί να χρησιμοποιηθεί

για την παρακολούθηση της βιοποικιλότητας.

For example, using traditional approaches,

Για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας παραδοσιακές μεθόδους,

categorizing all of the insects in a hectare of rainforest can take decades.

η κατηγοριοποίηση όλων των εντόμων σε ένα εκτάριο δάσους μπορεί να πάρει δεκαετίες.

But DNA from insect traps could yield these results in just a few months.

Αλλά το DNA από παγίδες εντόμων

μπορεί να δώσει αυτά τα αποτελέσματα μέσα σε μόλις λίγους μήνες.

One study compared insects from adjacent forest and plantation sites

Μία μελέτη συνέκρινε έντομα από γειτονικά δάση και φυτείες

within China’s Yunnan province.

στην περιοχή Γιουνάν της Κίνας.

It quickly found that not only were plantations less diverse,

Σύντομα διαπιστώθηκε ότι οι φυτείες ήταν όχι μόνο λιγότερο ποικίλες,

but deforestation affected insect groups unequally.

αλλά ότι η αποψίλωση των δασών επηρέασε τις ομάδες εντόμων ανόμοια.

Grasshoppers thrived in cleared areas while specialist forest beetles declined.

Οι ακρίδες ευδοκίμησαν, ενώ τα σκαθάρια του δάσους μειώθηκαν.

Using eDNA, scientists are able to investigate

Χρησιμοποιώντας το eDNA οι επιστήμονες μπορούν να ερευνήσουν

complex ecosystem interactions.

σύνθετες αλληλεπιδράσεις στο οικοσύστημα.

Tracking thousands of insects as they visit flowers is impossible.

Η παρακολούθηση χιλιάδων εντόμων ενώ επισκέπτονται λουλούδια είναι αδύνατη.

Instead, researchers can study the DNA left on flowers and insects

Οι επιστήμονες, όμως, μπορούν να μελετήσουν το DNA

που έμεινε στα λουλούδια ή έντομα για τη χαρτογράφηση δικτύων επικονίασης.

to map pollination networks.

Before these techniques were available, we didn’t really know how much pollination

Πριν από αυτές τις τεχνικές,

δεν ξέραμε πραγματικά πόση επικονίαση γινόταν τη νύχτα,

was happening at night because we couldn’t observe it.

επειδή δεν μπορούσαμε να την παρατηρήσουμε.

Now scientists understand that moths are important nocturnal pollinators.

Οι επιστήμονες τώρα κατανοούν

ότι οι σκώροι είναι σημαντικοί νυχτερινοί επικονιαστές.

eDNA can even tell stories of long extinct species.

Το eDNA μπορεί να μας πει ακόμα και για εξαφανισμένα είδη.

Cold, dry, and low oxygen conditions are perfect for preserving genetic material.

Το ψύχος, η ξηρότητα, ή το χαμηλό οξυγόνο ευνοούν τη διατήρηση γενετικού υλικού.

By digging deep into the Arctic permafrost,

Σκάβοντας βαθιά στον Αρκτικό μόνιμο πάγο,

researchers found 50,000 year old DNA,

οι ερευνητές εντόπισαν DNA 50.000 ετών,

which they matched to the nutrient-rich plants

το οποίο και ταίριαξαν με φυτά πλούσια σε θρεπτικά στοιχεία

found in the stomachs of woolly mammoths.

που βρέθηκαν στα στομάχια μαλλιαρών μαμούθ.

With eDNA, they also found that less nutritious grasses

Βρήκαν επίσης μέσω του eDNA ότι, κατά την τελευταία εποχή των παγετώνων

έρχισε να φύεται στην Αρκτική στέπα γρασίδι φτωχό σε θρεπτικά συστατικά

colonized the Arctic steppe during the last ice age,

potentially contributing to the mammoth decline.

και αυτό μάλλον συνέβαλε στην εξαφάνιση των μαμούθ.

As we face another period of climate change—

Καθώς αντιμετωπίζουμε ακόμη μία περίοδο κλιματικής αλλαγής

this time due to human activities—

-- αυτή τη φορά λόγω ανθρώπινων δραστηριοτήτων --

understanding our planet’s rapidly shifting biodiversity

η κατανόηση της ταχέως μεταβαλλόμενης βιοποικιλότητας του πλανήτη μας

will be crucial to protecting it.

είναι κρίσιμη για την προστασία του.

Fortunately, eDNA and metabarcoding

Ευτυχώς, το eDNA και η μετακωδικοποίηση

give us the tools to document rapid change in real time.

μας δίνουν τα εργαλεία για να καταγράψουμε τη ραγδαία αλλαγή σε πραγματικό χρόνο.