Ekologer studerar blandningen av organismer som lever tillsammans i en livsmiljö. Ibland kommer de att fokusera på en medlem av detta ekosystem. Men “det finns många fall där du skulle vilja titta på en hel gemenskap , säger Michael Pfrender. Han är genetiker vid University of Notre Dame i South Bend, Ind. Men hur kan du studera det du inte kan se? Det är här miljö-DNA – eDNA – kan hjälpa till. Detta är det DNA som organismer utgjuter i marken, i vatten eller på ytor.
Forskare kan till exempel undra över en regions övergripande biologiska mångfald. Det är antalet och variationen av arter som finns. Eller biologer kanske vill veta om någon art nyligen har flyttat in i området. Och om de har, kanske forskare undrar om detta har påverkat storleken på andra populationer av arter som lever där.
Att söka efter DNA för flera arter, använder forskare en annan metod än när de letar efter bara en. De förlitar sig på utrustning som används för att utföra DNA-sekvensering. Dessa verktyg ger en exakt identifiering av en specifik DNA-bit. På en dag kan utrustning i Pfrenders labb bestämma sekvenserna för cirka 50 miljoner DNA-strängar. Det summerar till cirka 15 miljarder stegar av DNA:s stegliknande molekyler!
Resultatet av den processen blir i princip “bara sms”, säger Ryan Kelly. Man kan tänka sig det som en utomordentligt lång bok, säger han. Och allt kommer från ett DNA-prov som finns i miljön. Kelly är ekolog vid University of Washington i Seattle. Han arbetar också för Center for Ocean Solutions. Det är vid Stanford University i Palo Alto, Kalifornien.
Forskare matar in sina eDNA-sekvenser i en dator. Den söker nu genom stora databaser. Det är att jämföra sekvenser från eDNA från ett prov med DNA-sekvenser från kända arter. Om de får en matchning kommer den att berätta för dem vilken art som lämnat eDNA.
Kelly och andra forskare vid Stanford testade nyligen denna metod på en 4,5 miljoner liters tank vid Monterey Bay Aquarium i Kalifornien. Forskarna visste redan vilka fiskarter som levde i tanken. Och de upptäckte inte bara DNA från alla benfiskar i den, utan också från några sedan länge borta menhadenfiskar. Akvariets hanterare hade tidigare matat menhaden till tankens boende. Gruppen publicerade sina resultat i PLOS ONE den 15 januari 2014.
Nu arbetar Monterey Bay Aquarium Research Institute och andra grupper med att kartlägga mångfalden av arter på platser utanför kusterna i Kalifornien, Alaska och Florida. Fjärrstyrda undervattensfordon – ubåtar – kunde samla in några av proverna. Med sådana subs kan projektet kanske hitta arter på platser som människor inte lätt kan besöka, till exempel djupa kanjoner i mitten av havet.
Tester för eDNA kan till och med hjälpa till att upptäcka nya arter. Det hände i ett nyligen genomfört projekt vid Weill Cornell Medical College i New York City. Biologen Ebrahim Afshinnekoo och hans team samlade in prover från ytor i hela New Yorks tunnelbanesystem, stadsparker och en lokal kanal. Av eDNA de hittade matchade 48 procent inte någon känd art. Många av mysteriearterna är förmodligen bakterier och andra encelliga mikrober som inte har odlats i labb tidigare. Gruppen rapporterade sina resultat i Cell Systems den 7 februari 2015.
Power Words
(för mer om Power Words, klicka här)
baspar
(i genetik) Uppsättningar av nukleotider som matchar varandra på DNA eller RNA. För DNA matchar adenin (A) med tymin (T), och cytosin (C) matchar guanin (G).biologisk mångfald (förkortning av biologisk mångfald) Antalet och variationen av arter som hittats inom en lokaliserad geografisk region.
databas
En organiserad samling av information.
DNA (förkortning för deoxiribonukleinsyra) En lång, dubbelsträngad och spiralformad molekyl inuti de flesta levande celler som bär genetiska instruktioner. I alla levande varelser, från växter och djur till mikrober, talar dessa instruktioner om för cellerna vilka molekyler de ska göra.
DNA-sekvensering Processen att bestämma den exakta ordningen för de parade byggstenarna – kallade nukleotider – som bildar varje trappsteg av en stegliknande DNA-sträng. Det finns bara fyra nukleotider: adenin, cytosin, guanin och tymin (som förkortas A, C, G och T). Och adenin paras alltid med tymin; cytosin parar med guanin.
ekologi En gren av biologin som handlar om organismers relationer till varandra och till deras fysiska omgivning. En vetenskapsman som arbetar inom detta område kallas en ekolog.
miljö-DNA (eDNA) Ett verktyg för att upptäcka förekomsten av en art enbart från det DNA som den har kvar i miljön.
genetisk Har att göra med kromosomer, DNA och generna som finns i DNA. Det vetenskapsområde som behandlar dessa biologiska instruktioner är känt som genetik. Människor som arbetar inom detta område är
genetiker.
genetisk sekvens
En sträng av DNA-baser, eller nukleotider, som ger instruktioner för att bygga molekyler i en cell. De representeras av bokstäverna A,C,T och G.
Great Lakes Ett system av fem sammankopplade sjöar – Superior, Michigan, Huron, Erie och Ontario – de stora sjöarna utgör den största sötvattenkällan i världen (baserat på yta). De rymmer uppskattningsvis 6 quadrillion gallons vatten, eller ungefär en femtedel av världens färska ytvatten. För att ge lite perspektiv på den mängden skulle sjöarnas vatten, om det spreds jämnt, täcka de 48 vidrörande amerikanska staterna till ett djup av cirka 2,9 meter (9,5 fot) djupt.
mikrob Stort för mikroorganism, a levande varelse som är för liten för att se med blotta ögat, inklusive bakterier, vissa svampar och många andra organismer som amöbor. De flesta består av en enda cell.
nukleotider De fyra kemikalierna som binder samman de två strängarna som utgör DNA. De är: A (adenin), T (tymin), C (cytosin) och G (guanin). A länkar till T och C länkar till G för att bilda DNA.
befolkning En grupp individer från samma art som lever i samma område.
sekvensering Teknik som bestämmer ordningen på nukleotider eller bokstäver i en DNA-molekyl som anger en organisms egenskaper.species En grupp liknande organismer som kan producera avkomma som kan överleva och föröka sig.
Leave a Reply