Environmentální DNA v biologii volně žijících živočichů a monitorování biodiverzity

Verze PDF
Volné molekuly DNA jsou všudypřítomné a uvolňují se z kůže, sliznic, slin, spermatu, sekrecí, vajíček, fekálií, moči, krve, kořenů, listů, ovoce, pylu, hnijících těl a dohromady se označují jako environmentální DNA (eDNA). Environmentální DNA se v poslední době osvědčila při detekci a monitorování nejen běžných druhů živočichů, ale i živočichů ohrožených, invazivních nebo těžce chytatelných. Konkrétní vlastnosti analýzy environmentální DNA z ní činí účinný nástroj pro porozumění ekologickým a evolučním procesům. Mezi překážky ve využívání eDNA patří nutnost rozsáhlé průpravy v molekulární biologii a analýze genetických dat. Tyto překážky pomáhá překonávat vznik okmerčních společností specializujících se na environmentílní DNA. 
Realistické úsudky a predikce o dopadu změn životního prostředí na současnou biotu stále více závisí na naší schopnosti překonat hranice v rámci tradičních biologických hierarchií ve volné přírodě, sahajících od jednotlivců až po druhy, populace a společenstva. Jedna ze současných studií použila eDNA pro analýzu společenstva v ekotoxikologickém prostředí. Tato studie zkoumala účinek zvýšené hladiny triclosanu, běžného antibiotika a antimykotika, na společenstva bentických bezobratlých živočichů prostřednictvím mikrokosmických experimentů, a pozorovala výrazný úbytek metazoických operačních taxonomických jednotek (OTUs – operational taxonomical units) v důsledku zvýšené hladiny triclosanu (Chariton et al, 2014). Klíčové ekosytémy podporující rostlinnou biologickou produkci a cyklus uhlíku a živin mohou být také snadno charakterizovány, a to díky eDNA získané z kořenového systému (Blaalid et al., 2012), což generuje vhled do dynamiky struktury společenstva a poskytuje ekologický rámec sloužící k prozkoumání funkčních spojení například mezi houbami asociovanými s kořeny nebo různorodostí životního prostředí a ekosystémovou rozmanitostí. Dále může environmentální DNA sloužit pro odhad relativní početnosti, a to na základě koncentrace environmentální DNA. 
Využitelné výstupy: 
Tato metoda se však zakládá na předpokladu, že environmentální DNA uvolněná z trusu, sekretu nebo tkání koreluje s početností nebo biomasou příslušných jednotlivců. Ačkoliv taková korelace byla v několika studiích prokázána (Thomsen et al., 2011; Andersen et al., 2012), existuje řada problémů, které je třeba vyřešit, než bude možné generovat na základě této metody relevantní údaje o početnosti. Zaprvé je nezbytné sesbírání velkého množství informací o přetrvávání environmentální DNA v přírodě ze široké škály klimatických podmínek a stanovišť (Dejean et al., 2011; Foote et al., 2012; Thomsen et al., 2012). Zadruhé je třeba zlepšit naše chápání toho, jak faktory životního prostředí ovlivňují koncentraci environmentální DNA (Haile et al., 2007; Deagle et al., 2010; Bohmann et al., 2011; Murray et al., 2011). Nakonec je třeba otestovat předpoklad, že počet kopií sekvencí environmentální DNA odráží původní složení DNA (Hajibabaei et al., 2011). Environmentální DNA může být dále využita například pro účely aplikované konzervační biologie v rámci včasného odhalení invazivních druhů a monitorování jinak obtížně detekovatelných druhů.
V této práci byly zkoumány současné hranice využití environmentální DNA, nastíněny klíčové aspekty vyžadující vylepšení a navrhovány možnosti vývoje a inovací pro budoucí výzkum. 
Zdroj: 
Bohmann K., Evans A., Gilbert M. T. P., Carvalho G. R., Creer S., Knapp M., Yu D. W., de Bruyn M. (2014) Trends in Ecology & Evolution. Review. 29, 6. 358-367 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.