Ekologie environmentální DNA a její dopady na ochranářskou genetiku

Verze PDF
Environmentální DNA (eDNA) označuje genetický materiál, který lze extrahovat například ze vzorků půdy, vody, dokonce i ze vzduchu. Environmentální DNA umožňuje detekovat druhy a provádět genetické analýzy v rámci jejich ochrany, managementu a výzkumu, a to zejména v případech, kdy je sběr celých organismů nepraktický nebo nemožný. Počet studií demonstrující úspěšnost detekce druhů pomocí environmentální DNA se v posledních letech rapidně zvýšil, méně studií se však zabývalo takzvanou ekologií environmentální DNA, která zkoumá interakce mezi extraorganismálním genetickým materiálem a jeho životním prostředím – a jeho vliv na detekci environmentální DNA, její kvantifikaci, analýzu a využití v ochraně a výzkumu. 
 
V této práci je nastíněn rámec pro pochopení ekologie environmentální DNA, včetně původu, stavu, transportu a osudu extraorganismálního genetického materiálu. Za pomoci tohoto rámce jsou zde zkoumány a propojovány zjištění o environmentální DNA z různých prostředí, studijních oborů a o různých taxonech. Kromě toho jsou zde indentifikovány hranice konzervačně zaměřených využití environmentální DNA, v rámci kterých je spatřován největší potenciál růstu.
 
  • Jakým způsobem dochází k transportu extraorganismálního genetického materiálu, jak dochází k transportu environmentální DNA prostředím? Transport environmentální DNA se dělí na transport horizontální a transport vertikální. Příkladem může být 12,3 km dlouhý horizontální transport (po proudu řeky) environmentální DNA dvou druhů bezobratlých živočichů, příkladem vertikálního transportu (usazování) například environmentální DNA ryb a její akumulace v rybničních a říčních sedimentech. 

 

  • Jaký je původ extraorganismálního genetického materiálu, jaké jsou fyziologické zdroje produkce environmentální DNA? Mikrobiální výzkum zkoumající výskyt environmentální DNA v prostředí odhalil její přítomnost jak v intracelulární, tak i extracelulární podobě. Environmentální DNA se vyskytuje v odloučených tkáních a celých buňkách organismů, ve výkalech široké škály taxonů vyskytujících se ve vodním a terestrickém prostředí, ve slizovitých povlacích, které mají na svém těle například obojživelníci a ryby, můžeme ji nalézt i v mršinách či výkalech predátorů.

 

  • Jaký je stav extraorganismálního genetického materiálu, v jakých fyzických formách environmentální DNA existuje? Jak bylo zmíněno výše, environmentální DNA se vyskytuje jak v intracelulární, tak i extracelulární formě. Environmentální DNA v průběhu času pravděpodobně přechází z intracelulární do extracelulární formy a existuje řada dokladů o různých ekologických procesech, které vedou k této přeměně.

 

  • Jaký je osud extraorganismálního genetického materiálu, jaké faktory ovlivňují přetrvávání environmentální DNA? Obecně lze říci, že faktory ovlivňující přetrvávání environmentální DNA lze rozdělit do 3 kategorií: chrakteristika DNA (konformace, délka, asociace s buněčnými a organelovými membránami), abiotické prostředí (světlo, kyslík, pH, salinita, početnost a složení substrátů) a biotické prostředí (složení a činnost mikrobiálních společenstev a etracelulárních enzymů).
 
Využitelné výstupy: 

 

Budoucí ochranářské uplatnění environmentální DNA pro budoucí výzkumy může být například v možnosti mapování celého společenstva najednou, a to v rámci jednoho vzorkování, což činí celý výzkum mnohem efektivnějším a ekonomičtějším. Dále lze environmentální DNA využívat pro odhad početnosti organismů, hlavně v případě ohrožených a těžko pozorovatelných druhů. S postupným technologickým pokrokem je možné využítí i jiných biomolekul majících funkci indikátorů, a to například environmentální DNA nebo proteinů, zároveň technologie umožnují automatizaci sběru a analýzy vzorků.

Grafické přílohy: 
Ekologie environmentální DNA a její dopady na ochranářskou genetiku
Ekologie environmentální DNA a její dopady na ochranářskou genetiku
Zdroj: 
Barnes, Matthew A., Turner, Cameron R. (2016) The ecology of environmental DNA and implications for conservation genetics. Conservation Genetic 17: 1 – 17 pp. https://link.springer.com/article/10.1007/s10592-015-0775-4
Zadal: 
Alena Peltanová (překlad Adéla Boušková)
EEA Grants Investice do rozvoje vzdělávání
Podpořeno grantem z Islandu, Lichtenštejnska a Norska. Supported by grant from Iceland, Liechtenstein and Norway.