Kod kreskowy DNA ujawnia ukrytą różnorodność owadów

Na Ziemi są miliony gatunków, o których wciąż nic nie wiemy. Naukowcy nazywają te gatunki „biologiczną ciemną materią”, ale nowe metody mogą szybciej zapewnić lepszy przegląd.

Ziemia jest planetą niemal niewyobrażalnie zróżnicowaną gatunkowo. Naukowcy zidentyfikowali od dwóch do trzech milionów gatunków, ale jest ich znacznie więcej, o których nic nie wiemy.

Nieznane gatunki nazywane są „biologiczną ciemną materią”, zapożyczając termin z astrofizyki.

„Chcemy zademonstrować, w jaki sposób możemy uzyskać lepszy wgląd w biologiczną ciemną materię za pomocą kodów kreskowych DNA” – powiedziała profesor nadzwyczajna Emily Hartop.

Kod kreskowy DNA, w tym przypadku tak zwany „megabarkodowanie”, może wydawać się tajemniczy, ale tak nie jest. Wrócimy do tego później. Najpierw przyjrzyjmy się, dlaczego nie wiemy jeszcze wystarczająco dużo.

Dlaczego niektóre gatunki pozostają nieznane

Hartop pracuje na Wydziale Historii Naturalnej, który jest częścią Muzeum Uniwersyteckiego NTNU. Na wydziale otaczają ją koledzy, którzy również są przyzwyczajeni do odkrywania nowych gatunków i prawdopodobnie w najbliższym czasie nie zabraknie im nowych zadań.

„Biologiczna ciemna materia często występuje w grupach składających się z bardzo wielu gatunków, których nie badaliśmy jeszcze dogłębnie” – powiedział Hartop.

Powodów, dla których nie wiemy więcej niż wiemy, jest wiele, a niektóre z nich mają charakter wyłącznie praktyczny.

Wiele z tych niezidentyfikowanych gatunków występuje w oceanach lub w innych częściach świata, do których badacze nie mają dostępu. Nie wszystkie z tych gatunków występują również w dużych ilościach, więc nie zawsze jest łatwo je znaleźć.

Ale to nie jest całe wyjaśnienie: nawet w częściach świata, w których od setek lat pracują oddani badacze, jak na przykład w Europie i Ameryce Północnej, wciąż jesteśmy daleko od uzyskania pełnego przeglądu.

„Te nieznane gatunki można znaleźć wszędzie” – powiedział Hartop.

Ogromne zadanie i za mało ekspertów

Problemem jest niewątpliwie brak naukowców przeszkolonych w tej dziedzinie wiedzy. Zadanie jest po prostu tak duże, że nie ma wystarczającej liczby ekspertów w stosunku do nakładu pracy.

Powszechnie szacuje się, że na naszej planecie żyje prawie dziewięć milionów gatunków, ale nie mamy pewności. Liczba ta nie obejmuje również bakterii i innych organizmów jednokomórkowych. W każdym razie jest jeszcze dużo więcej do odkrycia niż to, co już wiemy.

Identyfikacja gatunku nie jest czymś, co może zrobić każdy. Istnieje wiele gatunków, które większość ludzi uznałaby za identyczne.

Nowa metoda ułatwiająca pracę

Na szczęście w ostatnich latach biolodzy zaczęli stosować nową, skuteczną metodę: kodowanie kreskowe DNA.

„W przypadku kodów kreskowych DNA wystarczy niewielka ilość DNA, aby zidentyfikować gatunek” – wyjaśnił Hartop.

Tę małą sekwencję DNA można następnie porównać z bazą danych zawierającą DNA gatunków, które zostały już opisane i zarejestrowane. Aby mieć pewność, że gatunek jest nowy, baza danych DNA musi być kompletna i zawierać znane gatunki z grupy, z którą ją porównujesz. Prace nad uzupełnieniem biblioteki podręcznej są stale prowadzone w ramach projektów krajowych i międzynarodowych.

Znaleziono dużą liczbę nieznanych owadów

Badacze w to badanie koncentruje się na owadach w Szwecji. Zebrali muchy z łącznie 37 siedlisk o czterech różnych porach roku. W rezultacie do analizy mieli 31 800 próbek DNA i odkryli całkiem dużą liczbę gatunków. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Biologia BMC.

„Na przykład znaleźliśmy w sumie 549 różnych potencjalnych gatunków muchomorków. Jest to zaskakująco duże zagęszczenie i różnorodność” – powiedział Hartop.

Wcześniej znanych było tylko 374 z tych gatunków muchomorków (Phoridae), co oznacza, że ​​175 gatunków było w Szwecji nowych.

Różnice środowiskowe wpływają na skład gatunkowy

Dane źródłowe dają także naukowcom możliwość sprawdzenia, jak różne zmiany środowiskowe wpływają na skład gatunkowy na danym obszarze.

„Jeśli chodzi o muszkatoły, widzimy, że na występowanie różnych gatunków wpływają czynniki klimatyczne. Na przykład wydaje się, że 29% gatunków reaguje pozytywnie na wzrost średniej temperatury, podczas gdy 18% reaguje negatywnie” – stwierdził. Hartopa.

Ważne, aby szybko ustalić przegląd

„Ważne jest, abyśmy mieli przegląd otaczającej nas różnorodności biologicznej. Oznacza to, że musimy badać niepozorne, ale bogate w gatunki grupy. Żyjemy w czasach, gdy różnorodność biologiczna jest zagrożona, w tym nieznane gatunki” – powiedział Hartop.

Według Międzyrządowej Platformy Naukowo-Politycznej ds. Różnorodności Biologicznej i Usług Ekosystemowych (IPBES) największym zagrożeniem dla różnorodności biologicznej jest utrata siedlisk, na przykład w wyniku zabudowy lub osuszania terenów podmokłych. Drugim co do wielkości zagrożeniem jest eksploatacja gatunków, taka jak polowanie na mięso z buszu, pozyskiwanie drewna czy przełowienie. Największymi pozostałymi zagrożeniami są zmiany klimatyczne, zanieczyszczenie i rozprzestrzenianie się gatunków na obszary, do których nie należą.

U podstaw tego wszystkiego leży stale rosnąca populacja ludzka o stale rosnących potrzebach. Dlatego istotne jest określenie, które gatunki rzeczywiście istnieją, i w tym przypadku kod kreskowy DNA będzie odgrywał bardzo ważną rolę.

„Widzimy, że ta metoda może pomóc nam szybko i skutecznie uzyskać ogólny obraz gatunku. Nadszedł czas na zbadanie biologicznej ciemnej materii” – powiedział Hartop.