Australští vědci navrhli pomocí imunochromatografických testovacích proužků určit DNA hvězdice Acantaster v mořské vodě a sledovat jejich počet. Akantastři se živí korály a během populačních ohnisek ničí velké plochy korálových útesů; Neustálé sledování populací pomáhá takovým ohniskům předcházet. Testovací proužky se ukázaly jako citlivější, levnější a rychlejší metoda než jiné testy DNA a mohly by nahradit v současnosti používané metody přímého pozorování náročné na práci. Článek uveřejněný v časopise Environmentální DNA.
Trnová koruna nebo akantastr (Acanthaster planci) je hvězdice, která se živí korálovými polypy. Jedno zvíře sežere ročně až 13 metrů čtverečních korálů a díky pravidelnému propuknutí jejich počtu se plocha korálových útesů, včetně Velkého bariérového útesu, výrazně zmenšuje.
Kvůli ochraně útesů vědci neustále sledují populace trnitých korun, zastavují a pokud je to možné, zabraňují propuknutí jejich počtu. Acantasters jsou obvykle považováni za potápěče, kteří jsou taženi přes část útesu. Tato metoda je náročná na práci, není příliš přesná a detekuje pouze 10-20 procent trnových korun.
Jason Doyle a Sven Uthicke z Australského institutu mořské vědy vyvinuli jednoduchý a přesný způsob, jak detekovat přítomnost trnových korun. Ve vzorcích vody detekovali DNA těchto hvězdic pomocí imunochromatografických testů nebo testovacích proužků, na stejném principu, na kterém fungují těhotenské nebo HIV testy.
Vzorky vody ze dvou míst na Velkém bariérovém útesu byly filtrovány na membránu, poté byla provedena polymerázová řetězová reakce k zesílení signálu: enzym opakovaně kopíroval úseky DNA, které odpovídaly vzorku – primeru – specifickému pro Acantasters. Na koncích výsledných kopií DNA byly značky, s jejichž pomocí je testovací proužek detekoval.
Namnožené značené vzorky byly přeneseny na okraj imunochromatografických proužků za použití kapilárních sil k pohybu kapaliny po proužku. V inkubační zóně byla značka na jednom konci kopií DNA navázána na uhlíkovou nanočástici, poté v testovací zóně byla druhá značka navázána na protilátky a kousky DNA byly fixovány ve specifické oblasti proužku. . Výsledkem byl „sendvič“: protilátky na proužku, DNA hvězdice a uhlíkové nanočástice – tyto „sendviče“ tvoří na testovacím proužku příčnou čáru. Druhá linie byla kontrolní, vázala volné nanočástice a z jejího vzhledu se dalo soudit, že test byl úspěšný a vzorek spadl do testovací zóny.
Účinnost testu byla nejprve testována na vzorcích se známou koncentrací Acantaster DNA, za tímto účelem byly vzorky izolovány z akváriových korun trnů. Citlivost testovacích proužků byla vyšší než u dalších dvou testů PCR (detekce na agarózovém gelu a digitální kapičková PCR): osm z osmi testů detekovalo Acantaster DNA ve vzoru se sedmi kopiemi molekuly (0,11 pikogramu DNA), a sedm z osmi – ve vzorku se dvěma kopiemi (0,036 pikogramů DNA).
Testovací proužky byly také levnější než digitální kapénková PCR, jejíž citlivost byla téměř stejně vysoká: jeden imunochromatografický test stojí asi osm australských dolarů a digitální PCR asi 16, přičemž první test trvá tři minuty a druhý sedm.
DNA trnové koruny byla nalezena ve 26 ze 40 vzorků vody odebraných z Lizard Island, ale pouze v jednom vzorku z Elizabeth Reef. Potápěči, kteří současně posuzovali počet akantasterů, našli na Lizard Island málo mořských hvězd a na Elizabeth Reef žádnou. Data z imunochromatografické analýzy tak odrážela počet mořských hvězd naměřených přímým pozorováním: u malého počtu akantasterů byla jejich DNA nalezena v polovině vzorků a zvýšení podílu pozitivních vzorků by svědčilo o zvýšení počet ostnokožců. To znamená, že monitorování lze provádět pomocí této jednoduché a levné laboratorní metody: odhalí výskyt trnových korun na útesu a nárůst jejich populace a včas zabrání propuknutí.
Ekologové již dlouho používají DNA z prostředí k odhadu početnosti široké škály vodních druhů: například ze vzorků mořské vody dokážou vědci určit populaci žraloků velrybích a jejich početnost. K rozboru takových vzorků ale zatím nikdo nepoužil testovací proužky, lékaři je nejčastěji používají ke stanovení různých virů, hormonů, ale i hladiny vitamínů v krvi.
Alisa Bakhareva
Našli jste překlep? Vyberte fragment a stiskněte Ctrl + Enter.
Zoologové identifikují lední medvědy pomocí DNA z jejich stop ve sněhu
Vědci určili pohlaví a individuální identitu jedinců, kteří zanechali stopy
Američtí zoologové našli způsob, jak studovat lední medvědy, aniž by je rušili. Výzkumníci prokázali, že ze sněhu shromážděného ze stop těchto predátorů lze získat dostatek genetického materiálu, aby bylo možné určit pohlaví a osobnost jedince, který je opustil. Tento přístup nám umožní studovat pohyby a chování ledních medvědů bez zbytečného stresu pro ně a bez vážných nákladů. Výsledky výzkumu byly zveřejněny v článku pro časopis Frontiers in Conservation Science. Studium ledních medvědů (Ursus maritimus) není snadný úkol, protože žijí v odlehlých částech Arktidy a velkou část svého života tráví na mořském ledu. Aby shromáždili informace o těchto predátorech, zoologové zpravidla vystřelí šipku s práškem na spaní z vrtulníku, poté provedou všechny potřebné postupy se spícími zvířaty: změří je, zváží, shromáždí genetický materiál a vybaví je. s GPS vysílači ke sledování jejich pohybu. Tato standardní praxe je však v poslední době kritizována za to, že vystavuje medvědy extrémnímu stresu a může být pro jejich zdraví nebezpečná. Kvůli klimatickým změnám způsobeným člověkem se navíc v Arktidě zmenšuje tloušťka mořského ledu, a proto je stále obtížnější najít vhodné místo pro přistání vrtulníku a práci celého týmu vědců. Existuje několik alternativních přístupů k výzkumu ledních medvědů, ale žádný není dokonalý. Například biopsie provedená z helikoptéry, i když nezahrnuje eutanazii zvířat, stále vyvolává úzkost kvůli hluku. A sběr medvědích chlupů pro genetickou analýzu vyžaduje hodně úsilí a ne vždy poskytuje dostatek materiálu pro výzkum. Tým zoologů vedený Andrewem Von Duykem z katedry ochrany přírody v Utqiagviku na Aljašce navrhl metodu studia ledních medvědů, která nevyžaduje odchyt těchto zvířat, nepředstavuje pro ně žádnou hrozbu a zároveň umožňuje abychom o nich shromáždili mnoho cenných informací. Je založen na využití exogenní DNA, která se nachází v prostředí, jako je vzduch, voda a půda. V případě ledních medvědů jde o genetický materiál z odumřelých epidermálních buněk z povrchu tlapek, které zvíře zanechává na sněhu při chůzi. Vědci předpokládali, že sběrem vzorků sněhu z medvědích stop z nich mohou získat dostatek DNA k určení pohlaví a identity jedince. K otestování této myšlenky von Duke a jeho kolegové shromáždili vzorky sněhu ze třinácti čerstvých stop, které zanechali lední medvědi na souši a rychlého ledu poblíž dvou pobřežních vesnic na severu Aljašky (každá stopa byla odebrána z deseti samostatných otisků tlapek). Vědci přitom během prací jezdili na sněžných skútrech a neměli kontakt s medvědy, díky čemuž dokázali rušení těchto predátorů zcela eliminovat. Po analýze shromážděného materiálu autoři našli mitochondriální DNA ledních medvědů ve vzorcích odebraných z jedenácti ze třinácti stop. Zároveň vzorky ze šesti drah obsahovaly dostatek jaderné DNA k provedení genotypizace a určení individuální identity a pohlaví jedinců. Ve výsledku se ukázalo, že šest stop patřilo jedné samici a pěti různým samcům. V kontrolních vzorcích odebraných mimo otisky tlapek však žádný medvědí genetický materiál nebyl. Výsledky studie ukazují, že genetická analýza sněhu ze stop ledních medvědů umožňuje v téměř polovině případů zjistit individuální identitu a pohlaví jedince, který je opustil. To je srovnatelné s výsledky, které zoologové získávají při analýze srsti a trusu těchto predátorů. Analýza exogenní DNA ze stop ledních medvědů ve sněhu tak může být účinnou metodou pro studium pohybu a chování zástupců tohoto druhu. Tento přístup vám umožňuje nasbírat spoustu materiálu (protože medvědí stopy jsou v Arktidě běžné), je levný a není pro zvířata nebezpečný. V důsledku antropogenní změny klimatu mořský led v Arktidě taje dříve a usazuje se později. V důsledku toho nyní období, během kterého lední medvědi nemohou lovit a jsou nuceni hladovět, trvá mnohem déle než před několika desítkami let. Situace se bude v budoucnu jen zhoršovat.
