«Озера в районе Боулдер-Джанкшн находились под долгосрочным мониторингом Университета Висконсина и Университета Нотр-Дам, поэтому у нас был существующий градиент озер, где эти инвазивные раки никогда не наблюдались, до озер, где, как мы знаем, есть ржавые раки. в изобилии ", — говорит водный эколог U of I Эрик Ларсон. «С помощью инструмента eDNA нам удалось обнаружить ржавых раков в озерах, где этот вид очень редок. Это говорит о том, что инструмент можно использовать для мониторинга для раннего предупреждения о новых инвазиях в других регионах, что позволит нам принять меры по контролю или искоренению, когда они наиболее осуществимы ".Ларсон говорит, что скептически относился к использованию eDNA для этого конкретного вида.
Инструмент оказался успешным в обнаружении рыб и земноводных, которые очень подвижны, более слизистые и, предположительно, постоянно выделяют ДНК в окружающую среду. «Имея опыт работы в качестве полевого биолога, я подумал — Раки. С экзоскелетом. Под камнем.
На дне озера. Я не думал, что мы найдем кого-нибудь, используя этот подход ДНК окружающей среды. Очевидно, я». м новообращенный ".
В ходе исследования образцы были проанализированы с помощью небольшой белой машины, которую можно было легко принять за хлебопечку. Внутри компьютер с лазером снова и снова нагревает и охлаждает образцы ДНК в химическом растворе. Во время каждого цикла двойные нити ДНК разделяются, а затем снова строятся. Дублирование экспоненциально, поэтому за очень короткое время создаются миллионы копий.
Предварительно к ДНК прикрепляется краситель, что упрощает исследователям идентификацию ДНК каждого организма и ее количественную оценку.Коллега Ларсона Марк Дэвис, координатор Лаборатории совместной экологической генетики в Исследовании естественной истории штата Иллинойс, объясняет, что каждое живое существо постоянно отслаивает клетки, и все эти клетки содержат ДНК.
Но eDNA не похожа на то, что вы получите, если возьмете образец крови саламандры. Это будет «чистая ДНК». Вы уже знаете, что это от саламандры.
«ЭДНК из озера — это« грязная »ДНК», — говорит Дэвис. «Он деградирован, разбит, так что у вас есть очень маленькие фрагменты и несколько копий. С помощью химии и технологий мы усиливаем его. Используя биоинформатику, компьютер пробирается через информацию, чтобы дать нам полный комплекс того, что находится в этом образце — будь то беспозвоночные, рыбы, рептилии, земноводные, птицы — все, что может контактировать с водой или почвой. С eDNA это захватывающе, потому что вы не знаете, что найдете ».
Дэвис говорит, что есть еще проблемы с электронной ДНК, которые необходимо решить. «Прямо сейчас мы можем сказать, присутствует ли организм или нет. Но узнать точное количество особей сложно.
Например, мы часто не знаем, насколько организм теряет ДНК или выделяет ли он больше в разное время. Как быстро он деградирует? "Ларсон говорит, что одним из потенциальных недостатков использования этого сверхчувствительного инструмента является то, что он может увеличить вероятность обнаружения ложных срабатываний или случаев, когда организм воспринимается как присутствующий, а это не так.
Это может произойти, если полевое или лабораторное оборудование загрязнено, или если ДНК переносится на большие расстояния хищниками или водными потоками. В случае исследования Ларсона еДНК раков была обнаружена в двух озерах, где захватчик ранее не наблюдался более традиционными методами.
Ларсон говорит, что небольшое количество ДНК могло быть перенесено с фекалиями птиц, которые питались раками в другом озере, что является одним из примеров потенциальной ошибки, связанной с eDNA.«Возможно, это новые или зарождающиеся инвазии, которые eDNA обнаружила раньше других методов.
Но также может быть, что у нас были ложные срабатывания. Как следствие, это озера, которые мы хотим отслеживать и отслеживать», — говорит он. .Во всем мире существует около 600 видов раков, из которых лишь около полдюжины стали проблемными захватчиками в Соединенных Штатах.
Эти неместные раки питаются икрой рыб и уничтожают водные растения, а также могут негативно влиять на рыбу из-за конкуренции за пищу и изменения среды обитания.«Вторжения влекут за собой экономические последствия, — говорит Ларсон. «Одно уничтожение ржавых раков в Висконсине заняло годы и стоило очень дорого». В этом случае успех мог быть связан с засухой, которая значительно понизила уровень озера и лишила их среды обитания.«Раки могут ходить по суше, поэтому, если они водятся в пруду для аквакультуры, ничто не мешает им перебраться через небольшой холм и затем появиться в национальном парке», — говорит Ларсон. «Они также распространены в классах естественных наук в начальной и средней школе в качестве живых животных для изучения поведения.
Учителя могут не захотеть усыплять раков в конце учебного года. Часто полагая, что повсюду есть только один вид раков, у них есть выпускная вечеринка в конце семестра и сброс содержимого аквариума в местный пруд или ручей, или отправка раков домой со студентами, которые впоследствии могут их выпустить ».Ларсон говорит, что предотвращение вторжений в первую очередь является идеальным решением. «Но инструмент eDNA дает нам чувствительный и потенциально доступный метод для мониторинга трудно обнаруживаемых видов для приложений управления.
Это может означать раннее предупреждение об инвазиях этих видов, пока у вас еще есть время контролировать или сдерживать их, прежде чем они станут слишком многочисленными для этого. быть осуществимым ".«Экологическая ДНК (eDNA) обнаруживает инвазивных ржавых раков Orconectes rusticus в низкой численности», — опубликовано в Журнале прикладной экологии.