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

Traducător: Damaris Tinca Corector: Mihaida Meila

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

De ani de zile, oamenii de știință au supravegheat o pădure îndepărtată

din Montana pentru a surprinde un animal care este extrem de dificil de găsit.

for an animal that’s notoriously tricky to find.

Camera traps haven’t offered definitive evidence,

Camerele ascunse nu au oferit dovezi concludente,

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

iar experții nu pot identifica cu certitudine urmele acestuia.

But within the past decades,

Însă, în ultimele decenii, cercetătorii au dezvoltat metode

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

care pot detecta chiar și cele mai dificile specii.

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

Astfel, în 2018, aceștia au luat o probă din niște urme de zăpadă vizibile.

Lab tests showed conclusive results:

Testele de laborator au arătat rezultate concludente:

the Canada lynx was indeed present in the area.

râsul canadian a fost într-adevăr prezent în zonă.

Without seeing the cat, scientists had proof it was there

Fără să vadă pisica, oamenii de știință au avut dovezi că exista acolo

because of environmental DNA or eDNA.

datorită ADN-ului de mediu sau „eADN-ului”.

Using a technique called DNA metabarcoding,

Folosind o tehnică numită metabarcodarea ADN-ului,

researchers can take a sample from the environment

cercetătorii pot preleva o probă din mediu

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

și pot afla ce organisme se află în ea sau au trecut recent prin ea.

The world is covered in DNA.

Lumea este acoperită de ADN.

It’s all around us—

Este peste tot în jurul nostru: pe pământ, pe fundul oceanului și sus, în nori.

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

Multicellular organisms are constantly shedding cells.

Organismele multicelulare elimină în mod constant celule.

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

Până de curând, ADN-ul de mediu nu a fost foarte folositor.

Traditional scientific techniques couldn’t parse environmental samples

Tehnicile științifice tradiționale nu au putut analiza mostrele de mediu

containing mixed genetic material from multiple species.

care conțin material genetic mixt de la mai multe specii.

But DNA metabarcoding can.

Însă metabarcodarea ADN-ului poate face acest lucru.

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

ADN-ul începe să se degradeze odată ce este expus la mediu.

De exemplu, în ocean, poate persista doar câteva zile.

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

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

În multe contexte, ADN-ul de mediu este util

pentru a afla ceea ce s-a întâmplat recent.

The process of DNA metabarcoding starts with an environmental sample

Procesul de metabarcodare a ADN-ului începe cu o probă de mediu,

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

cum ar fi un miez de sol, un flacon cu apă, fecale, o capcană pentru insecte

or even the blood from leeches’ stomachs.

sau chiar sângele din stomacul lipitorilor.

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

Apoi, cercetătorii elimină totul, în afară de ADN, amestecând proba

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

și folosind enzime care descompun proteinele celulare

și eliberează ADN-ul, pe care îl purifică.

which they purify.

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

Rezultatul este un fel de „ciorbă” cu tot ADN-ul din probă.

Scientists then apply the polymerase chain reaction or PCR,

Pe urmă, oamenii de știință folosesc reacția în lanț a polimerazei sau PCR,

which uses artificial DNA strands called universal primers.

care utilizează catene de ADN artificiale numite primeri universali.

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

Acești primeri se leagă de secvențe de ADN care sunt similare între specii,

then amplify genetic barcodes that are species-specific.

și apoi măresc codurile de bare genetice are sunt specifice speciei.

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

Secvențierea cu randament ridicat care descifrează

milioane din aceste fragmente de ADN, în mod simultan.

simultaneously.

And finally, researchers compare them to reference databases

Iar la urmă, cercetătorii le compară cu bazele de date de referință

and identify how many and which species are present—

identificând câte și care specii sunt prezente

or if they’ve found entirely new ones.

sau dacă au găsit altele complet noi.

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

Această metodă a dus la descoperirea a zeci de mii de specii

over the past decade.

în ultimul deceniu.

While metabarcoding can detect elusive animals like the Canada lynx,

În timp ce metabarcodarea poate detecta animale greu de găsit, ca râsul canadian,

it can also help scientists identify invasive species.

îi poate ajuta de asemenea pe oamenii de știință să identifice specii invazive.

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

În Parcul Național Yosemite, cercetătorii au folosit ADN-ul de mediu

pentru a urmări și elimina broaștele taur invazive.

Once no trace of these amphibians remained,

Odată ce nu a mai rămas nicio urmă a acestor amfibieni,

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

au reintrodus o specie nativă amenințată:

broaștele cu picioare roșii din California,

which had disappeared from the area some 50 years prior.

care dispăruseră din zonă cu aproximativ 50 de ani înainte.

Likewise, DNA metabarcoding can be used to monitor biodiversity.

Metabarcodarea ADN-ului poate fi folosită și pentru a monitoriza biodiversitatea.

For example, using traditional approaches,

De exemplu, folosind metode tradiționale,

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

clasificarea tuturor insectelor dintr-un hectar de pădure tropicală

poate dura zeci de ani.

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

Pe când ADN-ul din capcanele pentru insecte

ar putea da aceste rezultate în doar câteva luni.

One study compared insects from adjacent forest and plantation sites

Într-un studiu, s-au comparat insectele din păduri

și plantațiile adiacente din Provincia Yunnan din China.

within China’s Yunnan province.

It quickly found that not only were plantations less diverse,

S-a constatat rapid nu doar că plantațiile au fost mai puțin diverse,

but deforestation affected insect groups unequally.

dar defrișările au afectat grupurile de insecte în mod inegal.

Grasshoppers thrived in cleared areas while specialist forest beetles declined.

Lăcustele au prosperat în zonele defrișate

în timp ce numărul gândacilor de pădure a scăzut.

Using eDNA, scientists are able to investigate

Folosind ADN-ul de mediu, oamenii de știință pot investiga

complex ecosystem interactions.

interacțiunile complexe ale ecosistemelor.

Tracking thousands of insects as they visit flowers is impossible.

Urmărirea a mii de insecte în timp ce merg din floare în floare este imposibilă.

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

În schimb, cercetătorii pot studia ADN-ul rămas pe flori și pe insecte

to map pollination networks.

pentru a cartografia rețelele de polenizare.

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

Înainte ca aceste tehnici să fie disponibile, nu se știa cu adevărat

cât de multă polenizare are loc noaptea, deoarece nu s-a putut observa.

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

Now scientists understand that moths are important nocturnal pollinators.

Acum amenii de știință

înțeleg că moliile sunt polenizatori nocturni importanți.

eDNA can even tell stories of long extinct species.

ADN-ul de mediu ne poate spune multe despre speciile dispărute de multă vreme.

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

Condițiile reci, uscate și cu oxigen scăzut

sunt perfecte pentru conservarea materialului genetic.

By digging deep into the Arctic permafrost,

Săpând adânc în permafrostul arctic,

researchers found 50,000 year old DNA,

cercetătorii au descoperit ADN vechi de 50.000 de ani,

which they matched to the nutrient-rich plants

pe care l-au potrivit cu plantele bogate în nutrienți

found in the stomachs of woolly mammoths.

găsite în stomacul mamuților lânoși.

With eDNA, they also found that less nutritious grasses

Cu ajutorul ADN-ului de mediu, au mai descoperit

și că ierburile mai puțin hrănitoare au colonizat stepa arctică

colonized the Arctic steppe during the last ice age,

în timpul ultimei ere glaciare,

potentially contributing to the mammoth decline.

contribuind probabil la declinul mamuților.

As we face another period of climate change—

Pe măsură ce ne confruntăm cu o altă schimbare a climei –

this time due to human activities—

de data aceasta din cauza activităților umane –

understanding our planet’s rapidly shifting biodiversity

înțelegerea biodiversității în schimbare rapidă a planetei noastre

will be crucial to protecting it.

va fi crucială pentru protejarea acesteia.

Fortunately, eDNA and metabarcoding

Din fericire, ADN-ul de mediu și metabarcodarea

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

ne oferă instrumentele necesare

pentru a înregistra schimbările rapide în timp real.