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

Tradutor: Raissa Mendes Revisor: Ruy Lopes Pereira

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

Por anos, cientistas têm monitorado uma floresta remota em Montana

for an animal that’s notoriously tricky to find.

em busca de um animal famoso por ser muito arisco.

Camera traps haven’t offered definitive evidence,

Câmeras não ofereceram nenhuma evidência definitiva,

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

nem especialistas conseguiram identificar seus vestígios com certeza.

But within the past decades,

No entanto, nas últimas décadas,

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

pesquisadores têm desenvolvido métodos pra detectar até as espécies mais ariscas.

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

Assim, em 2018, esses cientistas colheram amostras de vestígios evidentes na neve.

Lab tests showed conclusive results:

Testes de laboratório foram conclusivos:

the Canada lynx was indeed present in the area.

o lince canadense estava de fato presente na área.

Without seeing the cat, scientists had proof it was there

Sem ver o felino, cientistas obtiveram prova de que ele estava lá

because of environmental DNA or eDNA.

por causa do DNA ambiental, ou eDNA.

Using a technique called DNA metabarcoding,

Usando uma técnica chamada “DNA metabarcoding”,

researchers can take a sample from the environment

pesquisadores podem colher uma amostra do ambiente

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

e saber quais organismos existem ou passaram recentemente por ali.

The world is covered in DNA.

O mundo está repleto de DNA.

It’s all around us—

Ele está por toda parte:

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

no chão, no fundo do oceano e nas nuvens.

Multicellular organisms are constantly shedding cells.

Organismos multicelulares estão constantemente perdendo células.

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

Mas, até recentemente, o eDNA não nos era útil.

Traditional scientific techniques couldn’t parse environmental samples

Técnicas científicas tradicionais não conseguiam analisar amostras ambientais

containing mixed genetic material from multiple species.

contendo material genético misturado de várias espécies,

But DNA metabarcoding can.

mas o DNA metabarcoding consegue.

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

Uma vez exposto ao ambiente, o DNA começa a degradar.

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

No oceano, por exemplo, pode resistir apenas por alguns dias.

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

Assim, em muitos contextos, o eDNA é útil para nos contar sobre o passado recente.

The process of DNA metabarcoding starts with an environmental sample

O processo de DNA metabarcoding começa com uma amostra do ambiente:

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

que pode ser o solo, um frasco de água, algumas fezes, uma armadilha para insetos,

or even the blood from leeches’ stomachs.

ou mesmo o sangue do estômago de sanguessugas.

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

Os pesquisadores então isolam o DNA, misturando a amostra

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

e usando enzimas que quebram as proteínas celulares e liberam o DNA,

which they purify.

o qual é purificado.

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

O resultado é uma “sopa” de todo o DNA da amostra.

Scientists then apply the polymerase chain reaction or PCR,

Os cientistas aplicam então a Reação em Cadeia da Polimerase, ou PCR,

which uses artificial DNA strands called universal primers.

que usa fitas artificiais de DNA chamadas de iniciadores universais.

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

Esses iniciadores se ligam a sequências de DNA que são semelhantes entre espécies,

then amplify genetic barcodes that are species-specific.

depois amplificam os códigos de barras genéticos específicos de cada espécie.

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

O Sequenciamento de Alto Rendimento então lê milhões desses fragmentos de DNA

simultaneously.

simultaneamente.

And finally, researchers compare them to reference databases

Finalmente, os pesquisadores os comparam com um banco de dados de referência

and identify how many and which species are present—

e identificam quantas e quais espécies estão presentes,

or if they’ve found entirely new ones.

ou se eles encontraram novas espécies.

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

Esse método levou à descoberta de centenas de novas espécies

over the past decade.

na última década.

While metabarcoding can detect elusive animals like the Canada lynx,

O metabarcoding, além de poder detectar animais esquivos, como o lince do Canadá,

it can also help scientists identify invasive species.

também pode ajudar os cientistas a identificar espécies invasoras.

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

Em Yosemite, usou-se o eDNA para rastrear e remover rãs-touro invasoras.

Once no trace of these amphibians remained,

Quando não havia mais traços desses anfíbios,

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

reintroduziu-se uma espécie nativa ameaçada,

o sapo de pernas vermelhas da Califórnia,

which had disappeared from the area some 50 years prior.

que havia desaparecido da área 50 anos antes.

Likewise, DNA metabarcoding can be used to monitor biodiversity.

Do mesmo modo, o DNA metabarcoding pode monitorar a biodiversidade.

For example, using traditional approaches,

Por exemplo, com abordagens tradicionais,

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

classificar todos os insetos de um hectare de floresta tropical pode levar décadas.

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

Mas o DNA das armadilhas de insetos pode dar esses resultados em poucos meses.

One study compared insects from adjacent forest and plantation sites

Um estudo comparou insetos de uma floresta adjacente e de plantações

within China’s Yunnan province.

na província de Yunnan, na China.

It quickly found that not only were plantations less diverse,

Rapidamente descobriu-se que não apenas as plantações eram menos diversas

but deforestation affected insect groups unequally.

mas que o desflorestamento afetou grupos de insetos desigualmente.

Grasshoppers thrived in cleared areas while specialist forest beetles declined.

Gafanhotos medraram em áreas desmatadas enquanto os besouros declinaram.

Using eDNA, scientists are able to investigate

Com o eDNA, os cientistas são capazes de investigar

complex ecosystem interactions.

interações complexas de um ecossistema.

Tracking thousands of insects as they visit flowers is impossible.

Rastrear milhares de insetos enquanto eles visitam flores é impossível.

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

Em vez disso, os pesquisadores podem estudar o DNA deixado em flores e insetos,

to map pollination networks.

para mapear redes de polinização.

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

Antes dessas técnicas, não sabíamos realmente o quanto de polinização

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

estava acontecendo à noite, pois não era possível observar.

Now scientists understand that moths are important nocturnal pollinators.

Agora os cientistas sabem que as mariposas são importantes polinizadores noturnos.

eDNA can even tell stories of long extinct species.

O eDNA pode até mesmo contar histórias de espécies há muito extintas.

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

Lugares secos, frios e com pouco oxigênio

são perfeitos para preservar material genético.

By digging deep into the Arctic permafrost,

Escavando fundo no permafrost ártico,

researchers found 50,000 year old DNA,

pesquisadores encontraram DNA de 50 mil anos de idade,

which they matched to the nutrient-rich plants

que eles compararam com as plantas ricas em nutrientes

found in the stomachs of woolly mammoths.

encontradas nos estômagos dos mamutes lanosos.

With eDNA, they also found that less nutritious grasses

Com o eDNA, eles também descobriram que gramíneas menos nutritivas

colonized the Arctic steppe during the last ice age,

colonizaram a estepe ártica durante a última Era do Gelo,

potentially contributing to the mammoth decline.

potencialmente contribuindo para o declínio do mamute.

As we face another period of climate change—

Ao enfrentarmos outro período da mudança climática,

this time due to human activities—

dessa vez devido às atividades humanas,

understanding our planet’s rapidly shifting biodiversity

compreender a rápida mudança da biodiversidade do planeta

will be crucial to protecting it.

será crucial para protegê-la.

Fortunately, eDNA and metabarcoding

Felizmente, o eDNA e o metabarcoding

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

nos dão as ferramentas para documentar mudança rápida em tempo real.