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

번역: SJ K 검토: Jihyeon J. Kim

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

몇 년간 과학자들은 몬태나에 있는 멀고 먼 숲에서

for an animal that’s notoriously tricky to find.

찾기 어렵기로 유명한 동물을 발견하기 위해서 관찰하고 있었습니다.

Camera traps haven’t offered definitive evidence,

카메라 함정은 확실한 증거를 보여주지 못했고

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

전문가들까지도 그 흔적을 확신을 가지고 식별할 수 없었습니다.

But within the past decades,

그러나 지난 수십년 동안

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

연구자들은 가장 잘 피해 다니는 종들까지도 찾을 수 있는 방법을 개발했습니다.

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

그리하여 2018년에, 이 과학자들은 눈에 띄는 눈 속 자취에서 샘플을 채취했습니다.

Lab tests showed conclusive results:

실험실 테스트는 결정적인 결과를 보여주었습니다:

the Canada lynx was indeed present in the area.

캐나다 스라소니는 그 지역에 있었습니다.

Without seeing the cat, scientists had proof it was there

고양이과 동물을 보지 않고도 과학자들은 환경 DNA 또는 eDNA 덕분에

because of environmental DNA or eDNA.

그 지역에 그 고양이과 동물이 존재한다는 증거가 찾았습니다.

Using a technique called DNA metabarcoding,

DNA 메타바코딩이라는 기법을 사용하여

researchers can take a sample from the environment

연구자들은 환경에서 샘플을 채취하여

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

어떤 생물들이 샘플에 있는지 또는 최근에 지나간 생물들을 알 수 있습니다.

The world is covered in DNA.

세계는 DNA로 덮여 있습니다.

It’s all around us—

우리 모든 주변에 있습니다.

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

지상, 해저, 그리고 구름 속에도요.

Multicellular organisms are constantly shedding cells.

다세포 생물들은 계속 세포를 흘리고 다닙니다.

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

하지만 지금까지 eDNA 는 우리에게 매우 유용하지는 않았습니다.

Traditional scientific techniques couldn’t parse environmental samples

전통적인 과학 기법은

containing mixed genetic material from multiple species.

섞여 있는 여러 종의 유전 물질을 분석할 수 없었습니다.

But DNA metabarcoding can.

하지만 DNA 메타바코딩은 할 수 있습니다.

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

DNA는 환경에 노출되면 분해되기 시작합니다.

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

예를 들어 바다에서 DNA는 며칠만 유지될 수 있습니다.

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

따라서 여러 방면에서 eDNA는 근래에 대해 알려주는데 유용합니다.

The process of DNA metabarcoding starts with an environmental sample

DNA 메타바코딩 과정은

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

흙, 물 한 병, 소량의 분변, 곤충 함정,

or even the blood from leeches’ stomachs.

심지어 거머리 위에 있는 피와 같은 환경 샘플에서 시작합니다.

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

연구자들은 다음 DNA로부터 다른 모든 것들을 분리해 내는 방법으로 샘플을 걸러서

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

세포 단백질을 분해하여 DNA를 추출하는 효소를 사용하고

which they purify.

그 DNA를 순수하게 만듭니다.

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

결과는 샘플에 있던 모든 DNA의 ‘수프’입니다.

Scientists then apply the polymerase chain reaction or PCR,

과학자들은 중합 효소 연쇄 반응, 또는 PCR,

which uses artificial DNA strands called universal primers.

즉 범용 프라이머라는 인공 DNA 가닥을 사용하는 기술을 적용합니다.

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

이 프라이머들은 종에 상관없이 비슷한 DNA 염기서열에 붙고

then amplify genetic barcodes that are species-specific.

종에 따라서 특수한 유전 바코드를 더 많이 만듭니다.

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

고처리량 시퀀싱이 수 백만개의 DNA 조각을

simultaneously.

한 번에 읽습니다.

And finally, researchers compare them to reference databases

드디어 연구자들은 참조 데이터 베이스와 결과를 비교하여

and identify how many and which species are present—

몇 개, 그리고 어떤 종들이 있는지 식별하거나

or if they’ve found entirely new ones.

완전히 새로운 종을 찾았는지 알아냅니다.

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

이 기법으로 지난 10년간 수만개의

over the past decade.

새로운 종의 발견을 해냈습니다.

While metabarcoding can detect elusive animals like the Canada lynx,

파악하기 어려운 캐나다 스라소니 같은 동물들을 메타바코딩으로 찾을 수도 있고

it can also help scientists identify invasive species.

과학자들이 외래 침략종들을 식별할 수 있게 해 줍니다.

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

요세미트에서 연구자들은 eDNA로 외래 침량종 황소 개구리를 추적하여 제거할 수 있었습니다.

Once no trace of these amphibians remained,

이 양서류들의 흔적이 완전히 사라진 후

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

약 50년 전 지역에서 사라진 위협 받는 종인 토종 캘리포니아 붉은 다리 개구리를

which had disappeared from the area some 50 years prior.

다시 그 지역으로 돌려보냈습니다.

Likewise, DNA metabarcoding can be used to monitor biodiversity.

이처럼 DNA 메타바코딩은 생물 다양성을 확인하고 관리하는데 사용할 수 있습니다.

For example, using traditional approaches,

예를 들어, 전통적인 접근 방법을 사용할 때

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

한 헥타르의 열대 우림에 사는 모든 곤충을 분류하는 것은 수십년이 소요되었습니다.

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

그러나 곤충 함정의 DNA는 그 결과를 불과 몇 달 만에 낼 수 있습니다.

One study compared insects from adjacent forest and plantation sites

한 연구는 중국 윈난성 숲과 근처 농장 지역에서

within China’s Yunnan province.

곤충들을 비교했습니다.

It quickly found that not only were plantations less diverse,

연구는 농장 곤충 다양성이 더 적을 뿐만 아니라

but deforestation affected insect groups unequally.

벌채가 곤충 그룹에 불균등하게 영향을 준다는 것을 곧 알게 되었습니다.

Grasshoppers thrived in cleared areas while specialist forest beetles declined.

메뚜기는 벌채된 지역에서 번성했지만 전문 삼림 딱정벌레는 감소했습니다.

Using eDNA, scientists are able to investigate

eDNA를 사용해서 과학자들은

complex ecosystem interactions.

복잡한 생태계 상호작용을 조사할 수 있었습니다.

Tracking thousands of insects as they visit flowers is impossible.

몇 천 마리의 곤충이 꽃을 방문하는 것을 추적하는 것은 불가능합니다.

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

대신, 연구자들은 곤충과 꽃에 남은 DNA를 연구해서

to map pollination networks.

수분 네트워크를 연결망으로 그릴 수 있었습니다.

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

이런 기법들이 가능하기 전까지 우리는 관찰할 수 없었기 때문에

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

밤에 얼마나 많은 수분이 일어나는지 몰랐습니다.

Now scientists understand that moths are important nocturnal pollinators.

이제 과학자들은 나방이 중요한 수분을 하는 야행성 동물임을 알게 되었습니다.

eDNA can even tell stories of long extinct species.

eDNA는 심지어 오래 전 멸종한 종에 대한 이야기도 해 줄 수 있습니다.

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

차갑고 건조하며 낮은 산소 조건은 유전 물질을 저장하는데 완벽합니다.

By digging deep into the Arctic permafrost,

북극 영구 동토를 깊에 파서

researchers found 50,000 year old DNA,

연구자들은 5만년 된 DNA를 발견했고

which they matched to the nutrient-rich plants

털매머드의 배 속에서 발견된

found in the stomachs of woolly mammoths.

DNA는 영양분이 가득한 식물과 일치했습니다.

With eDNA, they also found that less nutritious grasses

eDNA를 사용해서 연구자들은 영양분을 덜 함유한 풀이

colonized the Arctic steppe during the last ice age,

마지막 빙하기에 북극 스텝을 차지했다는 것을 알았고

potentially contributing to the mammoth decline.

이는 매머드의 감소에 기여했을 수 있습니다.

As we face another period of climate change—

우리가 또 하나의 기후 변화 시기를 마주할 때

this time due to human activities—

이번에는 인간 활동에 의해서죠.

understanding our planet’s rapidly shifting biodiversity

우리 행성의 빠르게 변하는 생물 다양성을 이해하는 것은

will be crucial to protecting it.

이를 보호하는데 필수적입니다.

Fortunately, eDNA and metabarcoding

다행히도 eDNA와 메타바코딩은

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

우리에게 빠른 변화를 실시간으로 기록할 수 있는 방법을 줍니다.