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

Tłumaczenie: Anna Budziak Korekta: Ola Królikowska

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

Naukowcy przez wiele lat badali ten odległy las w Montanie

for an animal that’s notoriously tricky to find.

w poszukiwaniu zwierzęcia, które bardzo trudno znaleźć.

Camera traps haven’t offered definitive evidence,

Kamery nie dostarczają konkretnych dowodów

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

i nawet eksperci nie są w stanie rozpoznać jego śladów z całkowitą pewnością.

But within the past decades,

Ale w przeciągu ostatnich dekad

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

naukowcy stworzyli metody pozwalające wykryć najbardziej nieuchwytne gatunki.

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

W 2018 roku pobrali próbki z kilku rzucających się w oczy śladów na śniegu.

Lab tests showed conclusive results:

Badania laboratoryjne dały jednoznaczny wynik.

the Canada lynx was indeed present in the area.

Ryś kanadyjski rzeczywiście był obecny na tym terenie.

Without seeing the cat, scientists had proof it was there

Nie widząc kota, naukowcy mieli dowód na jego obecność

because of environmental DNA or eDNA.

dzięki DNA środowiskowemu, czyli eDNA.

Using a technique called DNA metabarcoding,

Za pomocą techniki zwanej metabarcoding DNA

researchers can take a sample from the environment

naukowcy mogą pobrać próbkę ze środowiska

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

i dowiedzieć się, jakie organizmy tam są lub niedawno się tamtędy przewinęły.

The world is covered in DNA.

Świat jest pokryty DNA.

It’s all around us—

Jest wszędzie wokół nas:

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

na ziemi, na dnie oceanu i wysoko w chmurach.

Multicellular organisms are constantly shedding cells.

Organizmy wielokomórkowe stale tracą komórki.

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

Ale do niedawna eDNA nie było dla nas zbyt przydatne.

Traditional scientific techniques couldn’t parse environmental samples

Tradycyjne metody naukowe nie dawały rady analizować próbek środowiskowych

containing mixed genetic material from multiple species.

zawierających pomieszany materiał genetyczny pochodzący od wielu gatunków.

But DNA metabarcoding can.

Ale metabarcoding DNA może to zrobić.

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

DNA zaczyna się rozkładać, gdy jest narażone na oddziaływanie środowiska.

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

Na przykład w oceanie może przetrwać tylko kilka dni.

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

W wielu sytuacjach eDNA jest więc pomocne w mówieniu nam o niedalekiej przeszłości.

The process of DNA metabarcoding starts with an environmental sample

Proces metabarcodingu DNA zaczyna się od próbki środowiskowej

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

takiej jak rdzeń gleby, fiolka wody, odchody, pułapka na owady

or even the blood from leeches’ stomachs.

czy nawet krew z żołądków pijawek.

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

Następnie naukowcy usuwają wszystko oprócz DNA przez wymieszanie próbki

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

i zastosowanie enzymów, które rozkładają białka komórkowe i uwalniają DNA,

which they purify.

które następnie oczyszczają.

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

Efektem jest “zupa” z całego DNA w próbce.

Scientists then apply the polymerase chain reaction or PCR,

Następnie naukowcy stosują łańcuchową reakcję polimerazy czyli PCR,

which uses artificial DNA strands called universal primers.

która wykorzystuje sztuczne nici DNA zwane uniwersalnymi starterami.

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

Startery te wiążą się z sekwencjami DNA, które są podobne u różnych gatunków,

then amplify genetic barcodes that are species-specific.

potem wzmacniają genetyczne kody kreskowe specyficzne dla danego gatunku.

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

Sekwencjonowanie wysokiej przepustowości odczytuje miliony takich fragmentów DNA

simultaneously.

w tym samym czasie.

And finally, researchers compare them to reference databases

Na koniec naukowcy porównują je ze źródłowymi bazami danych

and identify how many and which species are present—

i określają, ile i jakie gatunki są obecne

or if they’ve found entirely new ones.

lub czy udało im się odkryć zupełnie nowe.

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

Metoda ta pozwoliła na odkrycie dziesiątek tysięcy gatunków

over the past decade.

w ciągu ostatniej dekady.

While metabarcoding can detect elusive animals like the Canada lynx,

Metabarcoding poza wykrywaniem nieuchwytnych zwierząt typu ryś kanadyjski

it can also help scientists identify invasive species.

może też pomóc naukowcom w identyfikacji gatunków inwazyjnych.

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

Naukowcy w Yosemite użyli eDNA do wytropienia i usunięcia żab ryczących.

Once no trace of these amphibians remained,

Gdy po tych płazach nie było już śladu,

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

przywrócili zagrożony gatunek rodzimy, kalifornijską żabę czerwononogą,

which had disappeared from the area some 50 years prior.

która zniknęła z tego obszaru około 50 lat wcześniej.

Likewise, DNA metabarcoding can be used to monitor biodiversity.

Podobnie metabarcodingu DNA można użyć do monitorowania bioróżnorodności.

For example, using traditional approaches,

Na przykład przy użyciu tradycyjnych sposobów

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

klasyfikacja wszystkich owadów na hektarze lasu deszczowego może trwać dekady.

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

A DNA z pułapek na owady może dać wyniki w zaledwie kilka miesięcy.

One study compared insects from adjacent forest and plantation sites

W jednym z badań porównano owady z pobliskich lasów i plantacji

within China’s Yunnan province.

w chińskiej prowincji Junnan.

It quickly found that not only were plantations less diverse,

Szybko okazało się, że plantacje są nie tylko mniej zróżnicowane,

but deforestation affected insect groups unequally.

ale też że wylesianie wpłynęło na grupy owadów nierównomiernie.

Grasshoppers thrived in cleared areas while specialist forest beetles declined.

Pasikoniki rozwijały się na wykarczowanych terenach, a liczba żuków leśnych spadała.

Using eDNA, scientists are able to investigate

Dzięki eDNA naukowcy mogą badać

complex ecosystem interactions.

złożone interakcje w ekosystemach.

Tracking thousands of insects as they visit flowers is impossible.

Obserwowanie tysięcy owadów wędrujących po kwiatach jest niemożliwe.

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

Naukowcy mogą za to zbadać DNA pozostawione na kwiatach i owadach,

to map pollination networks.

żeby sporządzić mapę sieci zapylania.

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

Przed dostępem do tej techniki nie wiedzieliśmy,

ile zapylania ma miejsce w nocy, bo nie mogliśmy tego zaobserwować.

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

Now scientists understand that moths are important nocturnal pollinators.

Obecnie naukowcy wiedzą, że ćmy są ważnymi nocnymi zapylaczami.

eDNA can even tell stories of long extinct species.

eDNA może nawet przedstawiać historie gatunków, które dawno temu wymarły.

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

Warunki zimne, suche i niskotlenowe świetnie zachowują materiał genetyczny.

By digging deep into the Arctic permafrost,

Wkopując się głęboko w arktyczną wieczną zmarzlinę,

researchers found 50,000 year old DNA,

naukowcy odkryli DNA sprzed 50 tysięcy lat,

which they matched to the nutrient-rich plants

które dopasowali do roślin bogatych w składniki odżywcze,

found in the stomachs of woolly mammoths.

znalezionych w żołądkach mamutów włochatych.

With eDNA, they also found that less nutritious grasses

Dzięki eDNA odkryli też, że mniej odżywcze trawy

colonized the Arctic steppe during the last ice age,

zajęły arktyczny step podczas ostatniej epoki lodowcowej,

potentially contributing to the mammoth decline.

prawdopodobnie przyczyniając się do zmniejszenia populacji mamutów.

As we face another period of climate change—

W obliczu kolejnych zmian klimatycznych,

this time due to human activities—

tym razem spowodowanych działalnością człowieka,

understanding our planet’s rapidly shifting biodiversity

zrozumienie gwałtownie zmieniającej się bioróżnorodności naszej planety

will be crucial to protecting it.

będzie kluczowe dla jej ochrony.

Fortunately, eDNA and metabarcoding

Na szczęście eDNA i metabarcoding

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

zapewniają nam narzędzia umożliwiające na bieżąco dokumentację szybkich zmian.