Environmentální DNA – nová cesta k poznání a ochraně přírody
Co je vlastně míněno tím, když se řekne environmentální DNA? Když se nějaký organismus, například ryba, pohybuje prostředím, neustále z něj odpadávají mikroskopické částečky biologického materiálu, ať už jsou to mrtvé buňky pokožky, sliz, či výkaly. Tyto zdroje DNA ve vodě představují environmentální DNA neboli eDNA. Pokud by vzorky této vody někdo otestoval, byly by to právě tyto zdroje DNA, které by naznačily přítomnost zmíněné ryby, i když by ji tam na vlastní oči nikdy nikdo neviděl.
DNA může být nasbírána ve velmi široké škále nejrůznějších prostředí včetně vody, půdy a vzduchu. Výzkumníkům to umožňuje sestavit si mnohem detailnější obrázek o tom, jaké druhy na daném místě žijí, než jaký by si vytvořili, kdyby byly odkázáni pouze na terénní průzkum pozorováním. DNA poskytuje nástroj také k mapování a identifikování celé řady malých bezobratlých a mikroorganismů, které, byť jsou neviditelné, obývají životní prostředí v obrovském množství. Tyto organismy jsou často přehlížené, ačkoliv nezřídka nezanedbatelnou měrou přispívají ke zdraví určitého prostředí. Je pochopitelné, že donedávna se nebraly až tak v úvahu. Jsou tak malé a rozmanité, že prostě není možné je při pohledu pouhým okem spočítat. A u některých z nich, jako jsou třeba bakterie, je jediným uskutečnitelným způsobem, jak je detekovat a identifikovat, právě sběr DNA.
„Současný monitoring za účelem ochrany přírody se soustředí v podstatě jen na pár druhových skupin – kvetoucí květiny, ptáky, savce a motýly,“ vysvětluje John Tweddle, který vede výzkum pod hlavičkou britské instituce Angela Marmont Centre. Pod jeho vedením probíhá několik projektů zaměřených na přínos environmentální DNA pro ochranu biodiverzity a obnovu přírody ve Velké Británii. „Environmentální DNA nám poprvé v historii našeho oboru umožňuje vzít v potaz celou pestrou škálu života, včetně velice početných skupin živočichů, jako jsou bezobratlí a jiné, mnohem vzácnější druhy, které konvenční metody výzkumu přehlížejí,“ vysvětluje.
Metody sběru environmentální DNA radikálně rozšiřují možnosti toho, jak monitorujeme biodiverzitu. Navíc je to oproti konvenčním metodám levnější, rychlejší, obsažnější i přesnější způsob získávání potřebných dat. V současné době je to také velmi rychle se rozvíjející vědní obor. Jsou tu samozřejmě ale i otázky, které je potřeba ještě vyřešit a zodpovědět. Jedním z klíčových rozdílů mezi pozorováním v terénu a sběrem vzorků DNA například je, že na základě DNA nepoznáme, zda se organismus v ně prostředí, kterým prošel, stále vyskytuje a jestli vůbec ještě žije. „I když jde o metodu, která přináší nějaké výzvy, už nyní díky ní máme při sběru dat mnohem širší záběr, co se biodiverzity týče, a navíc nám umožňuje získávat informace opakovaně, z větších ploch a po delší časové úseky, než by dříve bývalo praktické,“ popisuje vědec. „Zažíváme, jak je najednou jednoduché poskládat celou mozaiku rostlinné a živočišné komunity zkoumaného místa a připravit na míru jeho plán péče a obnovy,“ dodává.
Sběr DNA a využití získaných informací
Nejprve se z prostředí, které je předmětem výzkumu, odeberou vzorky. Často to bývá půda, voda či vzduch, ale DNA může být získána z celé řady dalších míst – z lapačů hmyzu, z trávicího traktu zvířat či jejich výkalů, a dokonce i z okvětních plátků květin. V některých případech je nutné vzorky okamžitě zmrazit, aby se zabránilo tomu, že DNA naruší a zničí biologické procesy. Poté vzorky putují do molekulární laboratoře, kde je z nich DNA extrahována a sekvencována. Ve výsledku dojde k rekonstrukci DNA kódu specifických částí DNA nacházející se ve vzorcích. Poté je možné, zjednodušeně řečeno, určit, jaké druhy organismů se v prostředí nacházejí či nedlouho před odběrem vzorků nacházely.
Výzkumníci pátrají po environmentální DNA v hlubinách oceánů, v tropech, a dokonce i v arktické pustině. Jejich cílem je porozumět rozmanitosti života těchto míst a proč se mění a proměňuje. „Není to tak, že by odebírání DNA z přírody nahradilo tradiční průzkum, spíše ho doplňuje,“ říká John Tweddle. „Rozšířilo naše možnosti, ale tradiční výzkum bude pro vědecké bádání vždycky velmi přínosný a nemohu nezmínit ani obrovskou radost, kterou přináší nám všem, kteří jej provádíme.“
Nejčastějším využitím environmentální DNA je v současné době odebírání vzorků vody. Odběr vody z oceánského dna může například poskytnout velmi pestrý obrázek toho, co v těchto nepřístupných regionech žije, odhalit přítomnost hluboko se potápějících velryb, ryb a korýšů. Ale odběry se zdaleka neomezují jen na vodu, i v oblasti odběru se možnosti za poslední roky značně rozšířily. Odebrat lze dokonce i vzduch, který dýcháme, a zhustit ho tak, že je možné z něj získat veškerou DNA, kterou obsahuje.
Vědci se zabývají i myšlenkou, že někteří živočichové by mohli fungovat jako sběrači vzorků DNA. Výzkum už prokázal, že například mořské houby, které filtrují velké množství vody, zachycují také části environmentální DNA, která může být sekvencována. Výsledkem jedné ze studií, která zkoumala vzorky mořské houby, byla identifikace jednatřiceti různých živočišných druhů včetně tučňáků a tuleňů.
Jak se tato nová metoda vyvíjí, otevírá se obrovský prostor pro další výzkum, který přináší další a další možnosti, jak poznávat prostředí, ve kterém žijeme, a ruku v ruce s tím objevovat i nejefektivnější způsoby, jak o něj pečovat a jak ho ochraňovat.
