Bayangkan mempelajari binatang tanpa melihat mereka. Apakah itu terdengar menggelikan? Bagi orang-orang seperti kita, yang pertama kali tertarik pada biologi karena kita mencintai binatang dan senang mempelajarinya, ya, itu terdengar seperti kesepakatan yang buruk. Namun, jika Anda berpikir tentang apa yang dilakukan penyelidik forensik ketika mereka mencari bukti DNA di tempat kejadian kejahatan, atau apa yang dilakukan dokter ketika mereka mendeteksi patogen dalam darah pasien, itu persisnya: mereka mendeteksi bentuk kehidupan tanpa melihat mereka.
Konten terkait
- Ilmu Nyata di Balik Megalodon
DNA adalah cetak biru kehidupan. Ini hadir di hampir setiap organisme di Bumi, dan kami biasanya mempelajarinya dengan mengekstraksi dari sepotong jaringan atau sampel darah. Tapi DNA, benar-benar, ada di mana-mana: hewan menumpahkannya terus-menerus, ketika mereka menggaruk diri mereka sendiri, ketika mereka mengeluarkan air seni, telur, air liur, kotoran dan, tentu saja, ketika mereka mati. Setiap lingkungan, dari tempat tidur Anda hingga relung terdalam samudera, penuh dengan "debu biologis", sebagian besar bahan seluler, yang berisi DNA organisme yang meninggalkannya. Ini, kita sebut "DNA lingkungan, " atau eDNA.
Dibantu oleh teknologi yang semakin cepat, akurat, dan terjangkau, para ilmuwan telah memulai, dalam beberapa tahun terakhir, untuk mengurutkan jejak DNA ini dari banyak lingkungan. Dan pendekatan "mikro" ini bahkan terbukti bermanfaat bagi para ilmuwan yang menyelidiki lingkungan seluas samudera.
Judith berenang dengan martil di Bahama: hiu sulit disurvei dan dilacak karena samudera begitu luas. (Nicolo Roccatagliata, Penulis disediakan) Banyak hewan laut yang besar, langka, sulit ditangkap, dan sangat mobile. Hiu adalah contoh nyata: di lautan mereka merupakan bagian kecil dari biomassa, kebanyakan dari mereka cukup sulit ditangkap, dan mereka telah berkonflik dengan manusia sejak kita mulai menjelajah di laut. Dengan beberapa pengecualian, mereka menghindari kita, dan karena kita banyak yang terancam punah.
Inilah mengapa kami pikir akan menarik untuk melihat apakah, hanya dengan mengambil sampel beberapa botol air laut (dan fragmen DNA di dalamnya), kami dapat dengan cepat memetakan keberadaan dan distribusi hiu, tanpa terlibat dalam pengejaran liar atau menggunakan waktu dan sumber daya - metode penangkapan hiu intensif. Kami senang mengetahui bahwa, memang, ini mungkin, dan bahwa spesies yang berbeda dapat dideteksi di wilayah geografis yang berbeda, meskipun wilayah yang lebih banyak dipengaruhi oleh manusia akan menunjukkan sedikit keberadaan hiu.
Pengambilan sampel Stefano di Belize (Judith Bakker, penulis disediakan) Tetapi ukuran sebenarnya dari efisiensi pendekatan eDNA ini untuk pemantauan hiu hanya akan terungkap ketika kontras dengan metodologi yang sudah mapan, dicoba dan diuji, seperti sensus visual scuba-diving atau rekaman kamera bawah air berumpan.
Ini adalah fokus dari studi terbaru kami, yang dilakukan dengan rekan-rekan yang berbasis di kepulauan Pasifik Selatan Kaledonia Baru, Prancis, Australia dan AS, dan sekarang diterbitkan dalam jurnal Science Advances . Hasilnya sangat menarik: 22 sampel air yang dikumpulkan selama beberapa minggu mendeteksi lebih banyak hiu daripada ratusan pengamatan kamera bawah air berumpan selama dua tahun, dan ribuan penyelaman scuba selama beberapa dekade. Hampir setengah dari spesies yang terdeteksi melalui DNA lingkungan tidak dapat ditemukan sama sekali menggunakan metode tradisional. Dan sementara eDNA dapat mendeteksi keberadaan beberapa hiu di sekitar 90 persen dari sampel, kamera bawah laut hanya dapat mengelola lebih dari 50 persen, dan menyelam scuba sekitar 15 persen.
Kaledonia Baru: hanya 22 sampel air eDNA (bintang merah) yang mendeteksi lebih banyak hiu daripada banyak rekaman kamera (biru) atau penyelaman scuba (hijau). (Boussarie & Bakker et al (2018)) Menariknya, eDNA mengungguli metode lain baik di daerah yang masih asli maupun yang terkena dampak. Sejumlah spesies hiu terdeteksi bahkan di daerah yang sibuk, berisik dan terkuras, di mana mereka dianggap punah. Ini menunjukkan beberapa “keanekaragaman gelap” mungkin masih ada, dalam bentuk individu dan kelompok yang tersisa yang membutuhkan perlindungan. Demikian pula, eDNA dapat membantu dengan mengungkapkan penampilan spesies asing yang baru terbentuk yang memperluas jangkauannya. Semua ini adalah kabar baik bagi semua orang, dan inilah sebabnya.
Mengingat kecepatan dan efisiensi pengambilan sampel eDNA, bagian laut yang jauh lebih besar dapat disaring, dalam waktu yang lebih singkat, untuk mengumpulkan gambaran umum dari pola keragaman di seluruh wilayah dan habitat yang luas, di sepanjang berbagai gradien lingkungan, dan pada waktu yang berbeda. Secara potensial, kita dapat dengan cepat membangun peta keanekaragaman spesies dan menggunakannya untuk membuat model prediksi dan mengidentifikasi faktor-faktor yang memengaruhi keanekaragaman, sementara metode sedang dikembangkan untuk meningkatkan aspek kuantitatif deteksi eDNA, juga pada spesies karismatik lainnya. Semua itu akan sangat membantu bagi mereka yang harus menyusun rencana untuk melindungi habitat dan ekosistem penting.
Ilmu DNA lingkungan masih berkembang pesat. Basis data yang kami gunakan untuk mencocokkan urutan yang tidak diketahui yang diambil dari laut harus diperkaya dengan referensi DNA baru dari banyak spesies yang ada - setiap studi multi-spesies eDNA hingga saat ini telah mendeteksi sejumlah besar urutan yang tidak dapat dicocokkan dengan referensi apa pun. Proporsi yang signifikan dari ini milik organisme yang belum dijelaskan oleh para ilmuwan.
"Probe DNA" yang saat ini tersedia harus menjadi lebih panjang, karena urutan pendek kadang-kadang gagal untuk membedakan spesies yang terkait erat. Sebagai contoh, hiu blacktip berbagi beberapa urutan identik dengan hiu karang abu-abu di sepanjang bentangan DNA yang digunakan dalam penelitian kami. Namun demikian, semua indikasi awal menunjukkan bahwa pendekatan ini dapat membuat kita selangkah lebih dekat untuk memahami dan mengelola ekosistem terbesar di Bumi dengan lebih baik.
Artikel ini awalnya diterbitkan di The Conversation.
Stefano Mariani, Ketua Konservasi Genetika, Universitas Salford
Judith Bakker, Peneliti, Ilmu Lingkungan & Kehidupan, Universitas Salford
