Environmentální DNA – nástroj pro monitoring minulé a současné biodiverzity z hlediska ochrany přírody

Verze PDF

Neustálý pokles biodiverzity Země je pro 21. století velkým problémem z hlediska nedostatku znalostí o stavu a distribuci biodiverzity – zejména proto, že většina druhů na Zemi ještě nebyla popsána (Vié et al., 2009; Butchart et al., 2010). Veškeré snahy o zachování biodiverzity závisí na monitoringu druhů a populací za účelem zisku spolehlivých distribučních vzorců a odhadů velikosti populace. Takový monitoring se dříve spoléhal na fyzickou identifikaci druhů prosřednictvím sledování jedinců a jejich počítáním. Nicméně, takové techniky jsou problematické kvůli problémům spojeným s identifikací kryptických druhů nebo juvenilních životních stádií, také z důvodu neustálého úpadku odbornosti v oblasti taxonomie, nestandardizovaného vzorkování a invazivní povahy některých průzkumných technik (Baldwin et al., 1996; Jones, 1992). Proto je třeba pátrat po alternativních a efektivních technikách sloužích k rozsáhlému monitoring biodiverzity.

Environmentální DNA (eDNA), genetický materiál získaný přímo ze životního prostředí (půda, sediment, voda atd.) bez zjevných známek biologického materiálu jakožto zdroje, je efektivní, neinvazivním a snadno standardizovaným vzorkovacím přístupem. Ve spojení s citlivou, nákladově efektivní a neustále se rozvíjející technologií sekvenování DNA, může být vhodným kandidátem pro využití v monitoringu biodiverzity. Environmentální DNA byla získána jak ze starodávných, tak i z novodobých vzorků a zahrnuje detekci jednotlivých druhů pro analýzu ekosystémů. Jako metoda posouzení divezity makroorganismálních společenstev (zvířat, rostlin a hub) byla eDNA analyzována nejprve v sedimentech obsahujících DNA vyhynulých i stále žijících savců, ptáků a rostlin (Willerslev et al., 2003), od té doby byla získána z různých terestrických a vodních vzorků (Willerslev et al. 1999; Hofreiter et al., 2003; Lydolph et al., 2005; Ficetola et al., 2008; Thomsen et al., 2009; Epp et al., 2012; Foote et al., 2012; Taberlet et al., 2012c; Yoccoz et al., 2012).

Výzkum eDNA poskytl cenné poznatky do studia starodávného prostředí a prokázal její užitečnost pro monitoring současné biodiverzity v terestrických a vodních ekosystémech. Do budoucna se očekává posun přístupů založených na eDNA od zkoumání druhů nebo společenstev prostřednictvím analýzy jednotlivých markerů k metagenomickým průzkumům celých ekosystémů za účelem predikce prostorových a časových vzorců biodiverzity (Dejean et al., 2011; Andersen et al., 2012; Thomsen et al., 2012a, 2012b; Yoccoz et al., 2012, Jerde et a., 2013; Pilliod et al., 2013; (Deiner and Altermatt, 2014; Jane et al., 2014). Před posunem od základního výzkumu environmentální DNA až po její uplatnění jakožto nástroje pro monitoring biodiverzity z hlediska ochrany přírody je ještě třeba důkladněji prozkoumat několik aspektů. Budoucí výzkum by se měl tedy zaměřit na: 1) Časovou a prostorovou distribuci eDNA v různých habitatech, což poskytuje informace o tom, jaká část biodiverzity je v prostoru a čase monitorována. 2) Přesnější vazby mezi koncentrací eDNA a druhovou početností. 3) Přesné zdroje eDNA, ať už pocházejí z odumřelých epitelových buněk, střevních buněk, výkalů, moči atd., které se mohou lišit v závislosti na životním stádiu daného organismu a mohly by tedy výrazně ovlivnit odhady početnosti. 4) Fyziochemické faktory ovlivňující dostupnost eDNA a její degradaci, jako je například teplota, pH a salinita.

 

Využitelné výstupy: 

Před posunem od základního výzkumu environmentální DNA až po její uplatnění jakožto nástroje pro monitoring biodiverzity z hlediska ochrany přírody je ještě třeba důkladněji prozkoumat několik aspektů. Budoucí výzkum by se měl tedy zaměřit na: 1) Časovou a prostorovou distribuci eDNA v různých habitatech, což poskytuje informace o tom, jaká část biodiverzity je v prostoru a čase monitorována. 2) Přesnější vazby mezi koncentrací eDNA a druhovou početností. 3) Přesné zdroje eDNA, ať už pocházejí z odumřelých epitelových buněk, střevních buněk, výkalů, moči atd., které se mohou lišit v závislosti na životním stádiu daného organismu a mohly by tedy výrazně ovlivnit odhady početnosti. 4) Fyziochemické faktory ovlivňující dostupnost eDNA a její degradaci, jako je například teplota, pH a salinita.

Zdroj: 
Thomsen, Philip Francis & Willerslev, Eske (2015) Environmental DNA – An emerging tool in conservation for monitoring past and present biodiversity. Biological Conservation 183, 4–18 pp
Zadal: 
alena_peltanova (překlad Adéla Boušková)
EEA Grants Investice do rozvoje vzdělávání
Podpořeno grantem z Islandu, Lichtenštejnska a Norska. Supported by grant from Iceland, Liechtenstein and Norway.