در اواخر در دهه 1980، در یک مرکز تحقیقاتی فدرال در پنساکولا، فلوریدا، تامار بارکای از گل به گونه‌ای استفاده کرد که انقلابی بود به شیوه‌ای که در آن زمان هرگز تصورش را نمی‌کرد: نسخه‌ای خام از تکنیکی که اکنون بسیاری از زمینه‌های علمی را متزلزل کرده است. بارکای چندین نمونه گل جمع آوری کرده بود – یکی از یک مخزن داخلی، دیگری از یک خلیج شور، و سومی از یک باتلاق آب شور کم ارتفاع. او این نمونه‌های رسوب را در بطری‌های شیشه‌ای در آزمایشگاه قرار داد و سپس جیوه را به آن اضافه کرد و لجن سمی ایجاد کرد.
در آن زمان، بارکای برای آژانس حفاظت از محیط زیست کار می کرد و می خواست بداند چگونه میکروارگانیسم های موجود در گل با جیوه، یک آلاینده صنعتی، که نیاز به درک درستی از تمام موجودات موجود در یک محیط معین - نه فقط بخش کوچکی که می‌توان با موفقیت در ظروف پتری در آزمایشگاه رشد داد. اما سؤال اساسی آنقدر اساسی بود که یکی از آن سؤالات اساسی در زیست شناسی باقی می ماند. همانطور که بارکی، که اکنون بازنشسته شده است، در مصاحبه اخیر خود از بولدر، کلرادو گفت: "چه کسی آنجاست؟" و به همان اندازه مهم، او اضافه کرد: "آنها آنجا چه می کنند؟"
چنین سؤالاتی هنوز هم امروزه مطرح است و بوم شناسان، مقامات بهداشت عمومی، زیست شناسان حفاظت از محیط زیست، پزشکان قانونی، و کسانی که تکامل و محیط های باستانی را مطالعه می کنند، پرسیده می شود - و آنها اپیدمیولوژیست ها و زیست شناسان چرم کفش را به گوشه های دوردست جهان می برند.
1987 مقاله بارکی و همکارانش در نشریه مجله روشهای میکروبیولوژیکی روشی را بیان کرد-"استخراج DNA مستقیم محیطی" - که به محققان اجازه می دهد تا سرشماری کنند. این یک ابزار عملی، هرچند نسبتاً درهم و برهم بود، برای تشخیص اینکه چه کسی آنجاست. بارکی برای بقیه دوران حرفه ای خود از آن استفاده کرد.
امروزه، این مطالعه به عنوان یک نگاه اجمالی اولیه از eDNA یا DNA محیطی، روشی نسبتاً ارزان، گسترده و بالقوه خودکار برای مشاهده تنوع و توزیع حیات ذکر می‌شود. برخلاف تکنیک‌های قبلی که می‌توانستند DNA را از مثلاً یک ارگانیسم شناسایی کنند، این روش همچنین ابر چرخان مواد ژنتیکی دیگری را که اطراف آن را احاطه کرده است، جمع‌آوری می‌کند. در سال های اخیر، این رشته رشد قابل توجهی داشته است. اسکه ویلرسلف، ژنتیک دان تکاملی در دانشگاه کپنهاگ می گوید: «این مجله خود را دارد. او جامعه خود را دارد، جامعه علمی. این به یک زمینه تثبیت شده تبدیل شده است.»
همه ما پوسته پوسته هستیم، درست است؟ تکه‌هایی از زباله‌های سلولی دائماً از بین می‌روند.»
eDNA به عنوان یک ابزار نظارتی عمل می کند و ابزاری را برای شناسایی موارد به ظاهر غیرقابل کشف به محققان ارائه می دهد. با نمونه‌برداری از eDNA یا مخلوط‌هایی از مواد ژنتیکی - یعنی قطعات DNA، طرح اولیه زندگی - در آب، خاک، هسته‌های یخ، سواب‌های پنبه یا عملاً هر محیط قابل تصور، حتی هوای رقیق، اکنون می‌توان جستجو کرد. یک ارگانیسم خاص یا جمع آوری یک عکس فوری از همه موجودات در یک مکان مشخص. eDNA به جای نصب دوربینی برای دیدن چه کسی در شب از ساحل عبور می کند، این اطلاعات را از رد پا در شن ها بیرون می کشد. "ما همه پوسته پوسته هستیم، درست است؟" رابرت هانر، زیست شناس در دانشگاه گوئلف در کانادا گفت. "تکه هایی از زباله های سلولی همیشه در حال ریختن هستند."
به عنوان روشی برای تأیید وجود چیزی، eDNA غیرقابل شکست نیست. به عنوان مثال، ارگانیسم شناسایی شده در eDNA ممکن است در واقع در مکانی که نمونه جمع آوری شده است زندگی نکند. هانر مثالی از یک پرنده در حال عبور، حواصیل زد که سمندر را خورد و سپس مقداری از DNA آن را بیرون ریخت، که می‌تواند یکی از دلایلی باشد که سیگنال‌های این دوزیستان در برخی مناطق وجود دارد که هرگز از نظر فیزیکی پیدا نشده‌اند.
با این حال، eDNA این توانایی را دارد که به کشف آثار ژنتیکی کمک کند، برخی از آنها در محیط بیرون می‌روند، و روشی هیجان‌انگیز و بالقوه دلهره‌آور برای جمع‌آوری اطلاعات در مورد ارگانیسم‌ها، از جمله انسان، در حین انجام کارهای روزمره خود ارائه می‌دهد.
...
مفهومی اساس eDNA - تلفظ EE-DEE-EN-AY، نه ED-NUH - به صد سال قبل از ظهور به اصطلاح زیست شناسی مولکولی باز می گردد و اغلب به ادموند لوکارد، جرم شناس فرانسوی که در اوایل کار می کرد، نسبت داده می شود. قرن بیستم. در یک سری از اوراق لوکارد که در سال 1929 منتشر شد، یک اصل را پیشنهاد کرد: هر تماسی ردی از خود بر جای می گذارد. در اصل، eDNA اصل لوکارد را به قرن بیست و یکم می آورد.
در چند دهه اول، حوزه ای که به eDNA تبدیل شد - کار بارکی در دهه 1980 نیز شامل شد - عمدتاً بر زندگی میکروبی متمرکز بود. با نگاهی به تکامل آن، eDNA به کندی به نظر می رسید که راه خود را از گل ضرب المثل بیرون بیاورد.
تا اینکه در سال 2003 این روش به a اکوسیستم ناپدید شده. پژوهشی که در سال 2003 به رهبری ویلرسلوف انجام شد، DNA باستانی را از کمتر از یک قاشق چای خوری رسوب استخراج کرد و برای اولین بار امکان تشخیص ارگانیسم های بزرگتر از جمله گیاهان و ماموت های پشمالو را با این تکنیک نشان داد. در همین مطالعه، رسوب جمع‌آوری‌شده در یک غار نیوزلند (که مشخصاً منجمد نشده بود) یک پرنده منقرض شده را نشان داد: موآ. آنچه که شاید قابل توجه ترین باشد این است که این کاربردها برای مطالعه DNA باستانی از مقدار هنگفتی از فضولات ریخته شده بر روی زمین صدها هزار سال پیش سرچشمه می گیرند.
ویلرسلو برای اولین بار چند سال قبل در حالی که به انبوهی از فضولات اخیر فکر می کرد، این ایده را مطرح کرد: بین مدرک کارشناسی ارشد و دکترا. در کپنهاگ، او خود را در موقعیت‌های ضعیفی دید که برای به دست آوردن استخوان‌ها، بقایای اسکلتی یا سایر نمونه‌های فیزیکی برای مطالعه تلاش می‌کرد. اما یک روز پاییز، او به یاد می آورد که از پنجره به «سگی که در خیابان چرت و پرت می زند» خیره شد. این صحنه او را بر آن داشت تا به DNA موجود در مدفوع فکر کند، و اینکه چگونه با باران شسته شده و هیچ اثری از خود باقی نگذاشته است. اما ویلرسلو با تعجب گفت: "آیا ممکن است DNA بتواند زنده بماند؟" این همان چیزی است که من برای تلاش برای کشف کردن آن تنظیم کردم.»
این مقاله ماندگاری قابل توجه DNA را نشان می دهد که به گفته او، در محیط برای مدت بسیار طولانی تر از تخمین های قبلی زنده می ماند. ویلرسلف از آن زمان به تجزیه و تحلیل eDNA در تاندرای یخ زده در گرینلند امروزی پرداخته است که قدمت آن به 2 میلیون سال پیش می‌رسد، و او در حال کار بر روی نمونه‌هایی از انگکور وات، مجموعه معبد عظیم در کامبوج است که گمان می‌رود در قرن دوازدهم ساخته شده است. او گفت: "این باید بدترین حفظ DNA باشد که می توانید تصور کنید." "یعنی هوا گرم و مرطوب است."
اما، او گفت، "ما می توانیم DNA را خارج کنیم."
eDNA این توانایی را دارد که به کشف ردپای ژنتیکی کمک کند، و روشی هیجان‌انگیز و بالقوه هیجان‌انگیز را برای جمع‌آوری اطلاعات در مورد ارگانیسم‌ها در حین انجام کارهای روزمره خود ارائه می‌دهد.
ویلرسلو در حال حاضر به سختی قادر به دیدن یک ابزار بالقوه با کاربردهای به ظاهر بی حد و حصر است – به خصوص اکنون که پیشرفت ها محققان را قادر می سازد مقادیر بیشتری از اطلاعات ژنتیکی را توالی و تجزیه و تحلیل کنند. او گفت: «این یک پنجره باز برای خیلی چیزها است، و مطمئنم خیلی بیشتر از چیزی که فکرش را می کنم.» این فقط ماموت های باستانی نبودند. eDNA می تواند ارگانیسم های امروزی را که در میان ما پنهان شده اند را نشان دهد.
دانشمندان از eDNA برای ردیابی موجودات با اشکال و اندازه‌ها، خواه یک گونه منفرد، مانند تکه‌های کوچک جلبک‌های مهاجم، مارماهی‌ها در دریاچه نس، یا خال‌هایی که در شن و ماسه ساکن هستند و نزدیک به ۹۰ سال است که دیده نشده‌اند، استفاده می‌کنند. محققان کل جوامع را نمونه‌برداری می‌کنند، مثلاً با مشاهده eDNA یافت شده در شکوفه‌های گل‌های وحشی یا eDNA که در باد می‌وزد به عنوان نماینده همه پرندگان و زنبورها و سایر گرده‌افشان حیوانات.
...
بعدی جهش تکاملی به جلو در تاریخ eDNA حول جستجوی موجوداتی که در حال حاضر در محیط های آبی زمین زندگی می کنند شکل گرفت. در سال 2008، الف تیتر ظاهر شد: "آب حافظه DNA گونه های پنهان را حفظ می کند." این نه از تبلوید سوپرمارکت، بلکه از نشریه معتبر تجاری Chemistry World که کار محقق فرانسوی پیر تابرله و همکارانش را توصیف می‌کند، آمده است. این گروه به دنبال قورباغه های قهوه ای و سبز گاو نر بودند که می توانند بیش از 2 پوند وزن داشته باشند و به دلیل اینکه هر چیزی را که در مسیرشان باشد می چینند، یک گونه مهاجم در اروپای غربی محسوب می شوند. یافتن قورباغه‌های گاو نر معمولاً شامل هرپتولوژیست‌های ماهری بود که خطوط ساحلی را با دوربین‌های دوچشمی اسکن می‌کردند و پس از غروب آفتاب برای گوش دادن به تماس‌هایشان برمی‌گشتند. این مقاله 2008 راه ساده‌تری را پیشنهاد کرد - نظرسنجی که به پرسنل بسیار کمتری نیاز داشت.
فیلیپ تامسن، زیست شناس دانشگاه آرهوس (که در این مطالعه شرکت نداشت، گفت: "شما می توانید DNA آن گونه را مستقیماً از آب دریافت کنید." و این واقعاً زمینه‌ی DNA محیطی را آغاز کرد.»
تشخیص قورباغه ها دشوار است، و البته آنها تنها گونه ای نیستند که از تشخیص سنتی تر و چکمه روی زمین دوری می کنند. تامسن کار بر روی ارگانیسم دیگری را آغاز کرد که به طرز بدنامی اندازه گیری را مخدوش می کند: ماهی. گاهی اوقات گفته می‌شود که شمارش ماهی‌ها شباهت مبهمی به درختان در حال شمارش دارد، به جز اینکه ماهی‌ها در مکان‌های تاریک در حال پرسه زدن آزاد هستند و شمارنده‌های ماهی در حالی که چشم‌بند دارند، حساب خود را انجام می‌دهند. DNA محیطی چشم بند را رها کرد. یکی این فایل نقد می نویسید: مقالات منتشر شده در مورد این فناوری - اگرچه با هشدارهایی از جمله تشخیص های ناقص و نادرست یا جزئیات فراوانی همراه بود - نشان داد که مطالعات eDNA روی ماهی ها و دوزیستان آب های شیرین و دریایی از همتایان زمینی 7:1 بیشتر است.
در سال 2011، تامسن، که در آن زمان دکترای خود را دریافت کرد. نامزد در آزمایشگاه ویلرسلوف، منتشر شده است مقاله نشان می دهد که روش می تواند تشخیص دهد نادر و گونه های در معرض تهدید، مانند آنهایی که در اروپا به وفور کم هستند، از جمله دوزیستان، پستاندارانی مانند سمور، سخت پوستان و سنجاقک ها. او گفت: "ما نشان دادیم که فقط یک لیوان آب واقعا برای شناسایی این موجودات کافی است." Undark. واضح بود: این روش کاربرد مستقیمی در زیست شناسی حفاظتی برای شناسایی و پایش گونه ها داشت.
در سال 2012، مجله Molecular Ecology منتشر شد موضوع ویژه در eDNAو تابرلت و چند تن از همکارانش یک تعریف کاربردی از eDNA به عنوان هر DNA جدا شده از نمونه های محیطی را بیان کردند. این روش دو رویکرد مشابه اما کمی متفاوت را توصیف کرد: می توان به یک سوال بله یا خیر پاسخ داد: آیا قورباغه گاو نر (یا هر چیز دیگری) وجود دارد یا خیر؟ این کار را با اسکن بارکد استعاری، توالی های کوتاهی از DNA که مختص یک گونه یا خانواده است، به نام پرایمر انجام می دهد. اسکنر پرداخت یک تکنیک رایج به نام واکنش زنجیره ای پلیمراز کمّی بلادرنگ یا qPCR است.
دانشمندان از eDNA برای ردیابی موجودات با اشکال و اندازه‌های مختلف، خواه تکه‌های کوچک جلبک‌های مهاجم، مارماهی‌ها در دریاچه نس یا خال‌هایی که در شن و ماسه ساکن هستند و نزدیک به ۹۰ سال است که دیده نشده‌اند، استفاده می‌کنند.
روش دیگری که معمولاً به عنوان metabarcoding DNA شناخته می‌شود، اساساً فهرستی از موجودات موجود در یک نمونه مشخص را ارائه می‌کند. "شما به نوعی این سوال را مطرح می کنید که اینجا چیست؟" تامسن گفت. "و سپس همه چیزهای شناخته شده را دریافت می کنید، اما شگفتی هایی نیز خواهید داشت، درست است؟ زیرا گونه‌هایی وجود داشتند که نمی‌دانستید واقعاً وجود دارند.»
هدف یکی یافتن سوزن در انبار کاه است. تلاش های دیگر برای آشکار کردن کل انبار کاه. eDNA با روشهای نمونه‌گیری سنتی‌تر که در آن ارگانیسم‌ها، مانند ماهی، صید، دستکاری، استرس و گاهی کشته می‌شوند، متفاوت است. داده های به دست آمده عینی هستند. استاندارد و بی طرف است.
مهرداد حاجی بابایی، زیست شناس مولکولی در دانشگاه گوئلف، که پیشگام رویکرد metabarcoding بود، گفت: "eDNA، به هر شکلی، به عنوان یکی از روش های مهم در علوم زیستی باقی خواهد ماند." ترسیم ماهی در 9,800 فوت زیر دریای لابرادور. "هر روز می بینم که چیزی در حال جوشیدن است که به ذهنم خطور نکرده است."
...
در سال های اخیر، حوزه eDNA گسترش یافته است. حساسیت این روش به محققان اجازه می‌دهد تا از محیط‌های دور از دسترس قبلی نمونه‌برداری کنند، برای مثال، گرفتن eDNA از هوا - رویکردی که وعده‌های eDNA و مشکلات احتمالی آن را برجسته می‌کند. به نظر می‌رسد eDNA موجود در هوا در یک کمربند گرد و غبار جهانی در گردش است که نشان‌دهنده فراوانی و همه‌جانبه بودن آن است و می‌توان آن را فیلتر و تجزیه و تحلیل کرد تا گیاهان و حیوانات زمینی را زیر نظر بگیرد. اما وزش eDNA در باد می تواند منجر به آلودگی غیرعمدی شود.
به عنوان مثال، در سال 2019، تامسن، دو بطری آب فوق العاده خالص باقی مانده است در فضای باز - یکی در یک علفزار و دیگری در نزدیکی یک بندر دریایی. پس از چند ساعت، آب حاوی eDNA قابل تشخیص مرتبط با پرندگان و شاه ماهی بود که نشان می‌دهد آثار گونه‌های غیرزمینی در نمونه‌ها مستقر شده است. به وضوح موجودات زنده در بطری ها زندگی نمی کردند. تامسن به Undark گفت: «پس باید از هوا بیاید. نتایج نشان‌دهنده یک مشکل دوگانه است: برای یکی، شواهد ردیابی می‌توانند در اطراف حرکت کنند، جایی که دو موجود زنده که در تماس هستند می‌توانند سپس به اطراف DNA دیگری بچرخند، و صرف اینکه DNA خاصی وجود دارد به این معنی نیست که گونه واقعاً آنجاست. .
علاوه بر این، هیچ تضمینی وجود ندارد که وجود eDNA نشان‌دهنده زنده بودن یک گونه باشد، و او گفت که هنوز به بررسی‌های میدانی برای درک موفقیت پرورش گونه، سلامت آن یا وضعیت زیستگاه آن نیاز است. بنابراین، eDNA لزوماً جایگزین مشاهدات یا مجموعه‌های فیزیکی نمی‌شود. در مطالعه دیگری، که در آن گروه تامسن جمع آوری کرد ادنا روی گل‌ها برای جستجوی پرندگان گرده‌افشان، بیش از نیمی از eDNA گزارش‌شده در مقاله از انسان می‌آمد، آلودگی که به طور بالقوه نتایج را گل‌آلود کرد و شناسایی گرده‌افشان‌های مورد نظر را دشوارتر کرد.
به طور مشابه، در ماه مه 2023، تیمی از دانشگاه فلوریدا که قبلاً لاک‌پشت‌های دریایی را با استفاده از ردپای eDNA که هنگام خزیدن در امتداد ساحل باقی می‌ماند، مورد مطالعه قرار دادند. منتشر شده کاغذی که DNA انسان را پیدا کرد. نمونه‌ها به اندازه کافی دست نخورده بودند تا جهش‌های کلیدی را شناسایی کنند که ممکن است روزی برای شناسایی افراد مورد استفاده قرار گیرند، که نشان می‌دهد نظارت بیولوژیکی همچنین سوالات بی‌پاسخی در مورد آزمایش‌های اخلاقی روی انسان و رضایت آگاهانه ایجاد کرده است. اگر eDNA به‌عنوان یک شبکه غلات عمل می‌کرد، به‌طور بی‌توجهی اطلاعات مربوط به تنوع زیستی را جمع‌آوری می‌کرد و به‌طور اجتناب‌ناپذیر، همانطور که مقاله تیم UF بیان می‌کرد، به «شید ژنتیکی انسانی» ختم شد.
در حالی که مسائل مربوط به حریم خصوصی در مورد ردپاها در شن، تا کنون، به نظر می رسد بیشتر در قلمرو فرضی وجود داشته باشد، استفاده از eDNA در دعاوی حقوقی مربوط به حیات وحش نه تنها ممکن است، بلکه در حال حاضر یک واقعیت است. در تحقیقات جنایی نیز از آن استفاده می شود: به عنوان مثال، در سال 2021، گروهی از محققان چینی گزارش که eDNA از شلوار یک قاتل مظنون جمع آوری شد، برخلاف ادعای او، نشان داد که او احتمالاً به کانال گل آلودی رفته است که جسدی در آنجا پیدا شده است.
نگرانی‌ها در مورد eDNA خارج از هدف، از نظر دقت و دسترسی آن به پزشکی انسانی و پزشکی قانونی، کاستی بسیار گسترده‌تر دیگری را برجسته می‌کند. همانطور که هانر از دانشگاه گوئلف این مشکل را توضیح داد: «چارچوب‌ها و سیاست‌های نظارتی ما حداقل یک دهه یا بیشتر از علم عقب می‌مانند.»
"هر روز می بینم که چیزی در حال جوشیدن است که به ذهنم خطور نکرده است."
امروزه تعداد بیشماری وجود دارد کاربردهای بالقوه نظارتی برای نظارت بر کیفیت آب، ارزیابی اثرات زیست‌محیطی (از جمله مزارع بادی فراساحلی و حفاری نفت و گاز برای توسعه بیشتر مراکز تجاری نواری، مدیریت گونه‌ها، و اجرای قانون گونه‌های در معرض خطر. در یک پرونده دادگاه مدنی خدمات ماهی و حیات وحش ایالات متحده که در سال 2021 ثبت شد، با استفاده از eDNA و نمونه برداری سنتی تر، بررسی کرد که آیا ماهی در معرض خطر در یک حوزه آبخیز خاص وجود دارد یا خیر. دادگاه ها گفتند که عدم حمایت آژانس از آن حوضه موجه است. به نظر نمی رسد موضوع این باشد که آیا eDNA در دادگاه ایستاده است یا خیر. انجام داد. حاجی بابایی گفت: «اما واقعاً نمی توان گفت که چیزی در یک محیط وجود ندارد.
او اخیرا برجسته موضوع اعتبار سنجی: eDNA نتیجه ای را استنباط می کند، اما برای تایید واقعی بودن این نتایج به معیارهای مشخص تری نیاز دارد (اینکه یک ارگانیسم واقعاً وجود دارد یا وجود ندارد، یا در یک کمیت خاص). آ سلسله جلسات ویژه برای دانشمندان تلاش کردند تا به این مسائل استانداردسازی بپردازند، که به گفته او شامل پروتکل‌ها، زنجیره نگهداری و معیارهای تولید و تجزیه و تحلیل داده‌ها است. در یک این فایل نقد می نویسید: از مطالعات eDNA، حاجی بابایی و همکارانش دریافتند که این زمینه با مطالعات یکباره یا اثبات مفهومی اشباع شده است که تلاش می کند نشان دهد که تجزیه و تحلیل eDNA کار می کند. تحقیقات در دانشگاه‌ها به‌طور قاطع خاموش مانده است.
به این ترتیب، تمرین‌کنندگانی که امیدوارند از eDNA در زمینه‌های کاربردی استفاده کنند، گاهی ماه را درخواست می‌کنند. آیا این گونه در مکان خاصی وجود دارد؟ به عنوان مثال، حاجی بابایی گفت، اخیراً شخصی از او پرسید که آیا می تواند وجود یک انگل را کاملاً رد کند و ثابت کند که در یک مزرعه پرورش آبزیان ظاهر نشده است. و من می گویم، ببینید، هیچ راهی وجود ندارد که بتوانم بگویم که این 100 درصد است.
او گفت حتی با یک چارچوب تحلیلی دقیق، مسائل مربوط به منفی کاذب و مثبت کاذب بدون انجام یکی از کارهایی که eDNA از آنها حذف می‌کند - جمع‌آوری سنتی‌تر و بازرسی دستی - بسیار دشوار است. با وجود محدودیت ها، تعداد انگشت شماری از شرکت ها در حال حاضر شروع به تجاری سازی این تکنیک کرده اند. به عنوان مثال، برنامه های آینده می تواند به شرکت کمک کند تا تأیید کند که آیا پلی که در حال ساخت آن است به حیوانات در معرض خطر محلی آسیب می رساند یا خیر. یک لباس آبزی پروری تعیین می کند که آیا آبی که ماهی های خود را در آن پرورش می دهد آلوده به شپش دریایی است یا خیر. یا صاحب زمینی که کنجکاو است که آیا کاشت های جدید طیف وسیع تری از زنبورهای بومی را جذب می کند یا خیر.
با توجه به شهرت eDNA به عنوان روشی غیرمستقیم برای تشخیص غیرقابل کشف - یا به عنوان یک راه حل در شرایطی که غوطه ور کردن یک تور و گرفتن همه موجودات در دریا به سادگی امکان پذیر نیست، مشکل بسیار اساسی است.
حاجی بابایی گفت: «تأیید برخی از این سناریوها بسیار سخت است. و این اساساً طبیعت جانور است.
...
ادنا احتمالات زیادی را می‌گشاید و به سؤالی که در ابتدا توسط بارکی (و بدون شک بسیاری دیگر) مطرح شده بود، پاسخ می‌دهد: "چه کسی آنجاست؟" اما به طور فزاینده ای نکاتی را ارائه می دهد که به "آنها آنجا چه می کنند؟" سوال هم الیزابت کلر، استاد زیست شناسی در دانشگاه یورک در تورنتو، تنوع زیستی را مطالعه می کند. او می‌گوید خفاش‌هایی را که در طول روز در یک نقطه می‌چرخند مشاهده کرده است، اما با جمع‌آوری eDNA موجود در هوا، می‌تواند استنباط کند که خفاش‌ها در شب کجا معاشرت می‌کنند. در دیگری مطالعه، eDNA سگ اهلی در پوست روباه قرمز پیدا شد. به نظر نمی رسید که این دو سگ سگ با هم آمیخته شوند، اما محققان در این فکر بودند که آیا نزدیکی آنها منجر به سردرگمی یا آلودگی متقابل شده است، قبل از اینکه در نهایت به توضیح دیگری بپردازند: ظاهرا روباه ها مدفوع سگ را خورده اند.
بنابراین، در حالی که eDNA ذاتاً رفتار حیوانات را آشکار نمی‌کند، بر اساس برخی گزارش‌ها، این زمینه به سمت ارائه سرنخ‌هایی در مورد آنچه که یک موجود زنده ممکن است انجام دهد و چگونه با گونه‌های دیگر در یک محیط معین تعامل می‌کند گام برمی‌دارد - جمع‌آوری اطلاعات در مورد سلامتی بدون مشاهده مستقیم. رفتار - اخلاق.
امکان دیگری را در نظر بگیرید: نظارت زیستی در مقیاس بزرگ. در واقع، طی سه سال گذشته، افراد بیشتری از هر زمان دیگری در آزمایش جسورانه‌ای شرکت کرده‌اند که در حال حاضر در حال اجراست: مجموعه‌ای از نمونه‌های محیطی از فاضلاب‌های عمومی برای ردیابی ذرات ویروسی کووید-۱۹ و سایر ارگانیسم‌هایی که انسان‌ها را آلوده می‌کنند. از نظر فنی، نمونه برداری از فاضلاب شامل یک رویکرد مرتبط به نام eRNA است، زیرا برخی از ویروس ها فقط اطلاعات ژنتیکی را به شکل RNA ذخیره می کنند تا DNA. با این حال، همان اصول اعمال می شود. (مطالعات همچنین نشان می‌دهند که RNA، که تعیین می‌کند یک ارگانیسم کدام پروتئین را بیان می‌کند، می‌تواند برای ارزیابی سلامت اکوسیستم استفاده شود؛ موجوداتی که سالم هستند ممکن است پروتئین‌های کاملاً متفاوتی نسبت به آنهایی که تحت استرس هستند بیان کنند.) علاوه بر نظارت بر شیوع بیماری‌ها، فاضلاب نظارت نشان می دهد که چگونه یک زیرساخت موجود طراحی شده برای انجام یک کار - فاضلاب ها برای جمع آوری زباله ها طراحی شده اند - می تواند به یک ابزار قدرتمند برای مطالعه چیز دیگری تبدیل شود، مانند تشخیص عوامل بیماری زا.
کلر عادت دارد همین کار را انجام دهد. او گفت: «من شخصاً یکی از آن دسته از افرادی هستم که تمایل به استفاده از ابزارها دارم - نه آنطور که در نظر گرفته شده است. کلر از جمله محققانی بود که متوجه شکافی در این تحقیق شد: کارهای کمتری روی eDNA روی موجودات زمینی انجام شده بود. بنابراین، او شروع به کار با چیزی کرد که می توان آن را فیلتر طبیعی نامید، یعنی کرم هایی که خون پستانداران را می مکند. جمع آوری 1,000 زالو بسیار ساده تر از یافتن حیوانات است. اما آنها دارای وعده های غذایی خونی در داخل خود هستند و خون حامل DNA حیواناتی است که با آنها تعامل داشتند. "مثل این است که یک دسته دستیار میدانی برای شما نقشه برداری کنند." سپس یکی از شاگردانش همین فکر را در مورد سوسک های سرگین داشت که حتی جمع آوری آنها راحت تر است.
کلر اکنون در حال پیشروی یک برنامه جدید برای یک سیستم نظارت مستمر دیگر است - با استفاده از مانیتورهای کیفیت هوا موجود که آلاینده‌ها، مانند ذرات ریز را اندازه‌گیری می‌کنند، در حالی که به طور همزمان eDNA را از آسمان خارج می‌کنند. در اواخر سال 2023، او فقط یک مجموعه نمونه کوچک داشت، اما قبلاً متوجه شده بود که به عنوان یک محصول جانبی پایش معمول کیفیت هوا، این ابزارهای موجود از قبل به عنوان فیلتر برای مواد مورد نظر او دو برابر شده است. این، کم و بیش، یک شبکه بین قاره ای تنظیم شده بود که نمونه ها را به روشی بسیار ثابت در دوره های زمانی طولانی جمع آوری می کرد. او گفت: "سپس می توانید از آن برای ایجاد سری های زمانی و داده های با وضوح بالا در کل قاره ها استفاده کنید."
کلر گفت که تنها در بریتانیا حدود 150 سایت مختلف وجود دارد مکیدن مقدار مشخصی هوا، هر هفته، در تمام طول سال، که بالغ بر 8,000 اندازه گیری در سال است. کلر و همکارانش اخیراً در زیرمجموعه کوچکی از این موارد - 17 اندازه گیری از دو مکان - تجزیه و تحلیل کردند و توانستند بیش از 180 گروه طبقه بندی مختلف، بیش از 80 نوع مختلف گیاه و قارچ، 26 گونه مختلف پستاندار، 34 را شناسایی کنند. گونه های مختلف پرندگان، به علاوه حداقل 35 نوع حشره.
مطمئنا، سایت های تحقیقاتی اکولوژیکی بلندمدت دیگری نیز وجود دارد. ایالات متحده شبکه ای از چنین امکاناتی دارد. اما دامنه مطالعه آنها شامل یک زیرساخت توزیع شده در سطح جهانی نیست که تنوع زیستی را به طور مداوم اندازه گیری کند - از جمله عبور پرندگان مهاجر از بالای سر به گسترش و انقباض گونه ها با تغییرات آب و هوایی. مسلماً، eDNA احتمالاً به جای جایگزین کردن شبکه توزیع شده از مردم، که مشاهدات لحظه‌ای، با وضوح بالا و مکانی را در وب‌سایت‌هایی مانند eBird یا iNaturalist ضبط می‌کنند، تکمیل خواهد شد. مانند یک تصویر مبهم از یک کهکشان کاملاً جدید، وضوح فعلی پایین باقی می ماند.
کلر می‌گوید: «این نوعی سیستم جمع‌آوری تعمیم‌یافته است که در علم تنوع زیستی تقریباً ناشناخته است. او به ظرفیت بیرون کشیدن سیگنال‌های eDNA از هوای رقیق اشاره می‌کرد، اما این احساس در کل روش را نشان می‌دهد: او گفت: «این کامل نیست، اما هیچ چیز دیگری وجود ندارد که واقعاً این کار را انجام دهد.»
این مقاله در اصل در تاریخ منتشر شد Undark. دفعات بازدید: مقاله. 
تصویر های اعتباری: Undark + DALL-E
- محتوای مبتنی بر SEO و توزیع روابط عمومی. امروز تقویت شوید.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. به خودت قدرت بده دسترسی به اینجا.
- PlatoAiStream. هوش وب 3 دانش تقویت شده دسترسی به اینجا.
- PlatoESG. کربن ، CleanTech، انرژی، محیط، خورشیدی، مدیریت پسماند دسترسی به اینجا.
- PlatoHealth. هوش بیوتکنولوژی و آزمایشات بالینی. دسترسی به اینجا.
- منبع: https://singularityhub.com/2024/04/02/environmental-dna-is-everywhere-scientists-are-gathering-it-all/
