James, megyek génszekvenálni, kiporszívózná a levegőből a csupasz földikutya DNS-ét?
Aki látott már igazságügyi orvostani szakértőkről, bűnügyi helyszínelőkről és/vagy sorozatgyilkosokról szóló tévésorozatot (NCIS, Dexter, Derrick), az tudja, hogy milyen könnyű elszórni a DNS-ünket. Elég egy lemorzsolódó bőrdarab, egy kihullott hajszál, vagy egy kósza nyálcsepp, és hoppá: máris a rendőrség kezére jutott a sorozatgyilkos személyleírása.
Persze, ehhez meg kell találni és be kell gyűjteni a mintát, de úgy tűnik, a mintavételi technológia rohamosan fejlődik: a PeerJ folyóiratban megjelent tanulmányból az is kiderül, hogy miként nyerhető ki a levegőből egy csupasz földikutya DNS-e.
Megjártam a hadak útját / inhaláltam földikutyát
Az élőlények által elhullajtott, a környezetbe visszakerülő DNS-t eDNS-nek (environmental DNA) hívják. A tudomány ezt nemcsak absztrakt fogalomként ismeri, hanem dolgozik is vele: a folyókban, tavakban és tengerekben élő állatok jelenlétére gyakran a vízből begyűjtött eDNS-minták alapján következtethetünk. Arra viszont mostanáig nem volt példa a tudományban, hogy a levegőből szippantsák ki egy emlős DNS-ét. Most már van.
„Arra voltunk kíváncsiak, hogy kiszűrhetjük-e az eDNS-t a levegőből, hogy nyomon követhessük a szárazföldi állatok jelenlétét. Kíváncsiak voltunk rá, hogy felhasználhatjuk-e ezt a lég-DNS-t annak a felmérésére, hogy milyen fajok élhetnek egy barlangban, ahol nem tudjuk könnyen észlelni és megfogni őket.”
– mondta a tanulmány vezető szerzője, Elizabeth Clare, a londoni Queen Mary Egyetem ökológusa a tanulmányt felvezető videóban.
A hipotézis teszteléséhez Claire és kollégái először laboratóriumban gyűjtöttek állati DNS-t. Tesztállatnak egy csupasz földikutyát használtak; a mintavételt követő vizsgálat azonosította is a szőrtelen, vakondszerű állat DNS-ét. A begyűjtött minták között a kutatók – nem kis megrökönyödésükre – emberi DNS-t is találtak; valószínűleg az állatgondozó személyzet maradványai lehettek.
Matthew Barnes, a Texasi Műszaki Egyetem ökológusa, aki nem vett részt a kutatásban, a LiveScience-nek azt mondta: azáltal, hogy demonstrálhatóvá vált, hogy a nagyobb testű állatok DNS-e levegőmintákból is kimutatható, drámai mértékben bővülhetnek a légköri eDNS-elemzés lehetőségei.
Barnes szerint az eDNS-analízis az elmúlt évtizedben igencsak felkapottá vált.
„Azzal a hasonlattal élnék, hogy olyan ez, mint amikor a nyomozó egy cigarettacsikket talál a bűncselekmény helyszínén, és a rajta talált DNS-minta alapján próbálja azonosítani a bűnözőt. Így dolgozunk az eDNS-sel is, leszámítva, hogy mi nem bűnözőket, hanem ritka vagy nehezen hozzáférhető fajokat keresünk. Ezek lehetnek veszélyeztetett, vagy az adott környezetben először felbukkanó invazív fajok.”
– mondta Barnes.
Jön a vákuum, hanyatt esem / elszívják a DNS-em
Néhány kutatónak már a most publikált tanulmány megjelenése előtt sikerült növényi eDNS-t begyűjteniük a levegőből, de nekik könnyebb dolguk volt: számíthattak rá, hogy a növények elszórt magvaik, illetve pollen formájában kibocsátani magukból a DNS-üket. Egy állat ilyet nem csinál: nem köpköd pollent, csak nyálat, és legfeljebb a halott bőrsejtjeit potyogtatja el DNS-maradványként.
Hogy megbizonyosodjanak róla, begyűjthető-e a levegőből az állatok DNS-e, Clare és munkatársai kiszivattyúzták a földikutyák zárt ketrecéből a levegőt. A levegőcserélőhöz használt szűrő a hűtő- és fűtőrendszerekben található HEPA filterekhez hasonlóan szűri a levegőt.
A kutatók kénytelenek voltak a steril szobákban rendszeresített légszűrő berendezéseket használni, mert csak így akadályozhatták meg a begyűjtött minták szennyeződését. A már említett emberi DNS így is megnehezítette a munkát. Barnes szerint ez nem feltétlenül baj, inkább a mintavételi technológia kifinomultságát mutatja. Az eredmények alapján a levegőből begyűjthető eDNS-minták hajlamosak a beszennyeződésre, különösen akkor, ha emlősöket használnak kísérleti állatként.
A kutatók szerint az új eljárást a jövőben arra is használhatják, hogy nehezen megközelíthető helyeken élő fajokat vizsgáljanak vele.
„El tudom képzelni, hogy bedugunk egy csövet egy barlangba vagy egy alagútrendszerbe, és ahelyett, hogy nyomon követnénk az állatokat, egyszerűen csak kiszivattyúznánk a levegőt, hogy kiderítsük, mik azok. A módszer az adott környezetben megtalálható, de ritka, például veszélyeztetett fajok kimutatására is használható lehet.”
– mondta Clare a LiveScience-nek.
Arra a kérdésre, hogy az eljárást fel lehet-e használni nagyobb állatpopulációk méretének, vagy kisebb állatcsoportok élőhelyeinek feltérképezésére, Clare azt válaszolta, hogy szerinte erre nem alkalmas a technológia, mivel a mintabegyűjtés folyamata túl sok lépésből áll, amelyek mind befolyásolhatják a begyűjthető DNS mennyiségét. Clare és munkatársai most azt tanulmányozzák, hogy az eDNS milyen messzire juthat el a levegőben, és hogy miként befolyásolja a begyűjtési terület nagysága a mintavétel hatékonyságát.
Kapcsolódó cikkek a Qubiten: