Brytyjscy naukowcy po raz pierwszy wykazali, że DNA uwolnione w środowisku może zostać zebrane z próbek powietrza. Badania te mogą utorować drogę do lepszych rozwiązań w kryminalistyce, ekologii czy medycynie.

Każdy organizm pozostawia po sobie jakiś ślad w środowisku, w którym przybywa. To skrawki zbłąkanego materiału genetycznego, które zostały wyrzucone z organizmu do środowiska w postaci drobinek naskórka czy włosów, ale także moczu i innych odpadów. Do tej pory opracowano skuteczne sposoby pozyskiwania DNA ze środowisk wodnych, co służy do określenia, jakie gatunki zamieszkują dany zbiornik. Udowodniono też na licznych przykładach, że można pozyskać DNA z gleby czy śniegu, ale nikt dotąd nie próbował pozyskać DNA z powietrza.

Udało się to brytyjskim naukowcom z Uniwersytetu Królowej Marii w Londynie. Po raz pierwszy w historii pokazali, że DNA można wyodrębnić także z powietrza. Badania, których opis ukazał się na łamach pisma „PeerJ”, mogą utorować drogę ku lepszym rozwiązaniom w kryminalistyce, ekologii czy medycynie.

DNA pozyskiwane z powietrza

Chodzi o tzw. środowiskowe DNA (z j.ang. environmental DNA, eDNA), które można wyizolować bezpośrednio z próbek gleby, osadów, wody czy z odchodów. Teraz okazuje się, że także z próbek powietrza.

Żywe organizmy, takie jak rośliny i zwierzęta, uwalniają DNA do otaczającego ich środowiska, gdy wchodzą z nim w interakcje. W ostatnich latach eDNA stało się ważnym narzędziem pomagającym naukowcom identyfikować gatunki występujące w różnych środowiskach. Jednak dotychczas większość prac koncentrowała się na zbieraniu eDNA z wody.

W ramach nowych badań naukowcy sprawdzili, czy eDNA można pobrać z próbek powietrza i czy można je wykorzystać do identyfikacji określonych gatunków. Uczeni najpierw pobrali próbki powietrza z pomieszczenia, w którym przebywały golce piaskowe (Heterocephalus glaber), społeczny gatunek gryzoni żyjący w podziemnych koloniach. Pobrali też próbki z przygotowanych dla tych zwierząt tuneli, którymi się przemieszczały, a następnie wykorzystali istniejące techniki do sprawdzenia sekwencji DNA w próbkowanym powietrzu.

Zespół badawczy wykazał, że w próbkach powietrza z powodzeniem można wykryć DNA golców piaskowych. Naukowcy odkryli w próbkach również ludzkie DNA. Początkowo spekulowali, że może to być spowodowane zanieczyszczeniem próbek, ale później stało się jasne, że ludzki materiał genetyczny rozprzestrzeniał się w środowisku, gdzie trzymano gryzonie, a zważając na fakt, że to ludzie przez cały czas opiekowali się zwierzętami, obecność naszego DNA nie jest już tak zaskakująca.

– Wykorzystanie eDNA stało się przedmiotem rosnącego zainteresowania w społeczności naukowej, szczególnie dla badaczy poszukujących skutecznych i nieinwazyjnych sposobów do monitorowania środowisk biologicznych. W tym miejscu przedstawiamy pierwsze opublikowane dowody, które pokazują, że eDNA zwierząt można zbierać z powietrza, co otwiera dalsze możliwości badania społeczności zwierząt w trudno dostępnych środowiskach, takich jak jaskinie i nory – powiedziała dr Elizabeth Clare, główna autorka publikacji.

Metoda wymagająca udoskonalenia

W ostatnim dziesięcioleciu zbieranie i analiza eDNA w celu badania i zarządzania populacjami roślin i zwierząt nabrały tempa. Do sprawdzenia, czy można pobrać próbki DNA z powietrza Clare i jej koledzy skorzystali z urządzenia podobnego do odkurzacza, wyposażonego w specjalne filtry podobne do filtrów HEPA. Tym urządzeniem odkurzyli miejsca, gdzie przybywały wcześniej golce piaskowe, a materiał do sekwencjonowania wyodrębnili z filtrów. Do identyfikacji gatunku uczeni porównali uzyskane sekwencje z sekwencjami referencyjnymi w bazie danych.

Jednak zastosowana technika wymaga dalszego udoskonalenia. Chociaż ewidentnie możliwe jest zebranie DNA z powietrza z zamkniętego pomieszczenia, może to okazać się trudne na otwartym terenie. Niemniej jednak naukowcy są przekonani, że praca ta ma pewne obiecujące potencjalne zastosowania w przyszłości. Teoretycznie naukowcy mogliby udać się w trudno dostępne miejsca, jak chociażby wąskie jaskinie, i zidentyfikować żyjące tam gatunki za pomocą próbek powietrza.

– To, co zaczęło się jako próba sprawdzenia, czy podejście to można zastosować do ocen ekologicznych, stało się teraz znacznie szersze, z potencjalnymi zastosowaniami w kryminalistyce, antropologii, a nawet medycynie. Ta technika może pomóc nam lepiej zrozumieć rozprzestrzenianie się chorób przenoszonych drogą powietrzną, takich jak Covid-19. W tej chwili wytyczne dotyczące dystansowania społecznego są oparte na fizyce i szacunkach, jak daleko mogą się przemieszczać cząsteczki wirusa, ale dzięki tej technice moglibyśmy faktycznie zbadać powietrze i zebrać rzeczywiste dowody na poparcie takich wytycznych – podkreśliła Clare.

 

 

ŹródłoQueen Mary University

 

0 0 votes
Article Rating