오클라호마 대학교의 라일락 질병 생태 학자 인 아만다 비센테 산토스 (Amanda Vicente Santos)는 벨리즈 (Belize)의 구아나 테스트 나무의 기초를 검사하여 밤에 뱀파이어 박쥐를 잡으려고합니다. 과학자들은 그들이 EDNA라고 알려진 환경에서 동물이 방출하는 DNA를 기반으로하는 생물 다양성을 추적하는 대안적인 방법을 개발했다고 말합니다.
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벨리즈 북부의 오두막 밖에서 요크 대학교의 생물 다양성 과학자 인 엘리자베스 클레어 (Elizabeth Clare)는 어떤 식 으로든 걷는다. 어디에서나 활기차게됩니다.
“거기에는 히비스커스 꽃이있다”고 그녀는 말한다. “세계에서 내가 가장 좋아하는 것 중 하나는 잎 절단 개미입니다.” 그것은 머리 위로 날아갈 수있는 킹 피셔 조류와 나무를 채우는 이구아 인을 강조합니다.
클레어는“여기서 몇 평방 미터의 땅을 볼 수 있으며 그 안에있는 모든 것을 설명 할 수는 없다”고 말했다. “이것은 생물 다양성 문제입니다. 어떻게 설명합니까? 내 말은 모르겠습니다. 아무도 모릅니다.”
서식지, 기후 변화 및 기타 교란의 상실로 인해 전 세계의 얼마나 많은 종이 눈을 감고있을 위험에 처해 있는지를 감안할 때, 대답이 점점 시급 해지는 질문입니다.
클레어는“우리는 지구상에서 무엇이 살고 있는지 모른다”고 말했다. “세계에서 대부분의 것들은 과학에 의해 인정받지 못했습니다. 그래서 우리는 우리가 국가 전체의 규모에 따라 생물 다양성을 측정 할 수 있는지 확인하고 싶었습니다.
아직 검토되지 않은 Biorxiv에 출판 된 사전 인쇄 된 기사에서 그녀와 그녀의 동료들은 공중에서 DNA를 제거하면서 만했다고 말합니다.
우리 자신의 부분은 우리가 도울 수는 없지만 떠나는
이 접근 방식을 설명하기 위해 요크 대학교의 생물학 박사 과정 학생 인 니나 개렛 (Nina Garrett)은 클레어가하는 길에서 멀지 않은 지상에서 터지는 거대한 구아나 테스트 트리에 다가 가고 있습니다. 그것의 좋은 절반은 교살하는 무화과 나무의 압박감에 있습니다. 그러나 트렁크의 바닥에는 개렛이 내부를 볼 수있는 구멍이 있습니다.
개렛은이 나무에서 알고있는 일반적인 뱀파이어 그룹을 언급하면서 “이제 그들이 삐걱 거리는 소리를들을 수있다”고 말했다. 사실, 그녀는 트렁크의 뒷벽에 아이를 보았습니다. “바구니 안에 어머니가없는 닭을 보는 것은 드문 일이 아닙니다.”라고 그녀는 말합니다.
그러나 개렛은 다른 종 안에 흰 날개가 달린 뱀파이어가있는 박쥐가있을 수 있는지 궁금합니다. 그녀는 “그는 물리적으로 여기에 갇히지 않았지만 서식지의 유형과 범위지도에 기초하여 항상 그 지역에있는 것으로 의심되었습니다.”
문제는 박쥐가 회피적이고 반짝이는 것입니다. 대부분의 기술은 아마도 여기서 붕괴되는 동물을 제공했을 것입니다. Garrett은 어떻게이 나무에 무엇이 있는지 말할 수 있습니까?
박쥐 자체가 가까이 있더라도 완전히 숨길 수는 없습니다. 그들은 DNA에서 환경으로 작은 조각을 던 졌기 때문입니다. 클레어는 모든 크고 작은 생물들이 영원히 “작은 조각을 잃어 버린다. 그것은 우리가 살아있어서하는 일이다.” 그녀는 그녀를 모든 생애가 떠난 지문으로 생각한다고 말합니다.
Garrett은“나는 머리 창고이고 작은 피부 세포 일 수 있고 타액 일 수있다”고 말했다. “내가 환경에 넣은 것은 – 숨을 쉬더라도.”
개렛은 나무 안에서이 환경 DNA 또는 Edna를 수집하여 누가 여기 있는지 추론하기를 원합니다. 그것은 작은 팬 위에 필터 종이 조각을 넣고 트리 안에 기기를 놓고 스위치를 던지십시오.
팬은 필터를 따라 내부 공기를 유치하여 자유 부유 DNA를 잡아 가렛은 나중에 흰 날개가있는 뱀파이어뿐만 아니라 모든 포유류를 위해 분석 할 수 있습니다. 그가 원한다면, 그는 다른 종의 식물과 곰팡이에 대한 유전 물질을 연구 할 수있었습니다. 이것이 기술의 힘입니다.이 작은 빈 나무와 같은 장소로 가득 찬 생명의 너비를 카탈로그로 만들 수 있습니다.
York University의 생물학 학생 인 Nina Garrett은 벨리즈 북부에 주변 공기에 떠 다니는 DNA를 수집하는 장치를 설치합니다.
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문제는 단일 나무가 종을 어떻게 더 큰 규모로 수행하는지 알려주지 않는다는 것입니다. 그리고 더 넓은 영역에서 작동하는 대부분의 기술은 많은 유형의 유기체에 동시에 집중할 수 없습니다.
Clare는 모든 생물의 국가 인구 조사 수준에서 더 큰 생각을 원했습니다. 실종으로 위협받는 종의 수를 감안할 때, “보존 계획에 영향을 미치는지 모니터링 할 수 있도록”, 그리고 환경 교란의 큰 장애 작업 후 치료 노력이 필요한지 시급히 필요하다고 말합니다.
그러나 클레어는 그녀가 어떻게 시도 할 것인지 몰랐다. “모든 곳에서 모든 것을 측정하는 방법 – 현재 도구 상자 에서이 작업을 수행 할 수있는 방법은 없습니다.”
전국의 공기에서 DNA를 돌리는 것
그런 다음 몇 년 전 National Physical Laboratory (NPL)의 영국 화학자 및 물리학 자 그룹이 Clare와 연락을 취했습니다. 이 그룹은 작은 여과지 디스크의 환경에서 공기를 지속적으로 끌어들이는 스테이션 네트워크를 사용하여 영국의 오염 수준을 모니터링하여 다른 오염 물질 중에서도 중금속을 포착합니다. 다시 말해, 기본 구성은 Guanacaste 트리의 구성을 반영합니다.
NPL 대기 질 과학자 인 앤드류 브라운 (Andrew Brown)은“우리는 대기 질 네트워크를 위해 우리가 분석하는 많은 수의 필터에 종의 풍부에 대한 숨겨진 정보를 포함 할 수 있다는 것을 곧 깨달았습니다. “그래서 나는 Beth와 연락했다.”
Clare와 그녀의 동료들은 영국 전역의 필터에서 DNA를 분석했을 때 약 1 년 동안의 가치가 있었으며, 수백 개의 곤충과 거미, 많은 식물과 곰팡이 및 100 종 이상의 조류와 포유류가 발견 된 것에 놀랐습니다.
“이것은 생물 다양성의 과학자들을위한 보물 사냥과 같습니다.”라고 그녀는 말합니다. “동일한 시스템이 실수로 우리가 원하는이 공기 DNA를 캡처 한 것으로 판명되었습니다.”
이 접근법은 인간 관찰자들만큼 상세하지 않을 수 있지만 때로는 사람들이 부족한 유기체를 식별합니다.
York University의 분자 생태 학자이자 원고의 주요 저자 인 Orianne Tournayre는 “수천 대의 규모의 대규모 시민 과학 프로그램과 비교할 때”Aiborne Edna는 일반적으로 더 적은 세수를 회수했지만 시각적으로 관찰하거나 식별하기 어려운 종을 감지했습니다. “
각 필터 디스크는 많은 정보 만 저장했지만 “공간적으로 분산 된 스케일로 항상 수백 개의 수집을받을 때”클레어는 말합니다.
그것은 국가의 생물 다양성의 이미지이며, 종이 새로운 영역을 침범하거나 완전히 사라짐에 따라이 이미지가 변하는 방식입니다. Brown은“이러한 진보는 병원체와 농업 해충을 식별하는 데 사용될 수 있습니다.
Tournayre는“필터 저장소가 DNA 보존에 최적화되면 매우 표준화되고 확장 가능하며 수익성있는 모니터링 시스템을위한 길을 열 수 있습니다. “마치 대기 질 네트워크를 글로벌 야생 동물 모니터링 시스템으로 바꾸는 것처럼 보일 것입니다. 인간 건강을 보호하기 위해 설계된 동일한 네트워크는 야생 동물을 보호하는 시스템이 될 수 있습니다.”
Ryan Kelly는 워싱턴 대학교의 해양 과학자로 환경 DNA를 공부했으며 연구에 참여하지 않았습니다.
“내가 여기서 정말 멋지다고 생각하는 것은 우리가 공중의 DNA를 기반으로 생존 세계 전체를 볼 수 있고 새로운 인프라없이 모든 것을 할 수 있다는 것입니다.
켈리는 이러한 오염 모니터링 스테이션이 DNA를 모니터링하는 영역 또는 시간 간격에서는 아직 명확하지 않다고 말합니다. 그러나 그는 접근 방식이 촉진 할 수있는 것에 대해 여전히 흥분합니다. “생물 다양성 관리 질문, 환경에 대한 모든 종류의 영향 질문, 규모로 어떻게 해야하는지 전혀 몰랐던 것들이 있다면이 작업은이 작업을 수행하는 방법을 나타냅니다.”
클레어는 이것이 더 큰 것들의 시작일 수 있다고 주장합니다.
“우리가 국가 수준에서 할 수 있다면 대륙 수준에서 할 수 있다면 여러 대륙에서 할 수 있습니다. 이것은 진정으로 거대하고 거의 행성 측정으로 확장 될 수있는 것입니다.”
