공기 센서를 통한 우연한 DNA 수집으로 야생 동물 추적에 혁명을 일으킬 수 있음

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Lodon의 대기 질 모니터링 스테이션은 사슴 공원 근처에 있으므로 필터에서 휴경사슴(Dama dama)과 같은 종의 DNA를 수집합니다. 제공: Robert Knell

과학자들은 공중에 떠다니는 DNA를 분석함으로써 세계의 동식물을 감시할 수 있을지도 모릅니다. 이는 6월 5일 Current Biology1에 발표된 연구의 결론입니다. 이 연구에서는 한 팀이 대기 오염 모니터링 스테이션에서 필터로 캡처한 DNA를 사용하여 식물, 곰팡이, 곤충 및 동물을 포함한 180종 이상의 유기체를 식별했습니다. 연구원들은 그러한 관측소가 어디에나 있기 때문에 이 방법은 지구상의 생물 다양성 모니터링을 변화시킬 수 있으며 심지어 희귀종을 탐지할 수도 있다고 말합니다.

전 세계 생물 다양성이 급락하고 있습니다. 일부 추정에 따르면 1970년 이후 야생 동물 개체수가 69% 감소한 것으로 나타났습니다. 과학자들은 생물 다양성을 대규모로 측정할 인프라가 부족하기 때문에 생태계 변화와 종 감소 속도를 추적하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 일반적으로 연구원이나 보존 자원 봉사자들은 카메라 감시, 직접 관찰, 발자국과 배설물을 포함한 흔적 조사 등 노동 집약적인 방법을 사용하여 소규모 지역의 몇몇 육상 종을 모니터링합니다. 대규모에서는 산림 피복 평가와 같은 매우 일반적인 측정만 가능합니다.

출처: 참조. 1

그러나 대기 오염 추적 네트워크를 사용하여 자동으로 수집되는 환경 DNA(eDNA)(생물이 흘리는 소량의 유전 물질)는 이 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있다고 캐나다 토론토 요크 대학의 분자 생태학자인 엘리자베스 클레어(Elizabeth Clare)는 말합니다. 연구의 저자.

과학자들은 영국의 큰볏도롱뇽(Triturus cristatus)과 호주의 굴디안 핀치(Erythrura gouldiae)와 같은 희귀하거나 멸종 위기에 처한 종을 추적하기 위해 약 20년 동안 토양과 물 샘플에서 eDNA를 수집하고 서열 분석해 왔습니다. 규제 기관은 침입종을 탐지하기 위해 eDNA를 사용해 왔습니다. 예를 들어, 미국 어류 및 야생동물 관리국에서는 오대호 시스템의 은잉어(Hypophalmichthys molitrix)를 모니터링하는 데 이 장치를 사용합니다. 그러나 작년이 되어서야 Clare를 포함한 과학자들이 공기 샘플에서 eDNA를 포착하여 육상 생물 다양성을 탐색하는 데 사용할 수 있다고 보고했습니다2. DNA는 아마도 유기체가 흘린 세포에서 유래했을 것이라고 연구원들은 말합니다.

최근 연구에서 Clare와 그녀의 동료들은 런던과 에든버러 근처에 있는 기존 영국 대기 질 모니터링 스테이션에 접근하여 지역 동식물로부터 공기 중의 eDNA를 포착할 수 있는지 확인하는 파일럿 연구를 진행했습니다. 두 가지 모두 장치 필터에 갇히게 되는 입자상 물질의 납과 같은 대기 오염 물질을 모니터링하도록 설계되었습니다. 에든버러 관측소는 테딩턴에 있는 국립물리연구소(NPL)가 부분적으로 운영하는 영국 전역 네트워크의 일부입니다.

미국 어류 및 야생동물 보호국은 침입종인 은잉어(Hypophalmichthys molitrix)를 모니터링하기 위해 eDNA를 사용합니다. 제공: Jason Lindsey/Alamy

연구진은 사슴 공원 옆에 런던 관측소를 설치하여 1시간에서 1주일까지 다양한 시간 간격으로 샘플을 채취하여 샘플링 시간이 중요한지 여부를 테스트했습니다. 그들은 또한 8개월 동안 보관되기 전 일주일 동안 DNA를 수집한 에든버러 기지의 필터를 분석하여 샘플을 얼마나 오래 보존할 수 있는지 조사했습니다.

NPL의 과학자들로 구성된 연구팀은 각 필터의 ​​1/4에서 eDNA를 추출하고 서열을 분석했습니다. 그런 다음 과학자들은 이 서열을 미국 국립보건원(National Institutes of Health)이 운영하는 GenBank와 같은 DNA 데이터베이스에서 이용 가능한 서열과 비교했습니다.

연구자들은 필터에서 매우 많은 유기체 그룹의 DNA를 발견하고 놀랐습니다. 여기에는 굴뚝새(Troglodytes troglodytes), 큰박새(Parus major), 물푸레나무(Fraximus 속), 쐐기풀(Soleirolia 속) 및 병원성 Septoriella 곰팡이('관리 탭' 참조)와 같은 34종의 새가 포함되었습니다. 분류군').