Nas profundezas das ervas daninhas: Usando o sequenciamento eDNA para pesquisar a diversidade das lagoas

Por que somente algumas espécies se dão bem nas cidades? | Minuto da Terra (Julho 2019).

Anonim

Os levantamentos ecológicos da biodiversidade fornecem informações fundamentais básicas sobre a ocorrência de espécies e a saúde de um ecossistema, mas podem exigir uma perícia taxonômica e trabalhista significativa para conduzir. No entanto, como o custo do sequenciamento de DNA de alto rendimento despencou nos últimos anos, o DNA de amostras ambientais (eDNA) emergiu como uma fonte econômica de dados de biodiversidade. Em uma pesquisa publicada em uma edição recente da Applications in Plant Sciences, a Dra. Maria Kuzmina e seus colegas da Universidade de Guelph mostram a viabilidade do sequenciamento de eDNA para identificar a diversidade de plantas aquáticas.

Tradicionalmente, os levantamentos ecológicos da biodiversidade exigiriam muitas horas de trabalho meticuloso de especialistas taxonômicos e não-especialistas treinados, identificando um grande número de espécimes para o nível de espécies baseado na morfologia. Uma vez que um estudo de seqüenciamento eDNA é projetado, adicionando mais amostras de eDNA é relativamente trivial e barato, então este método oferece a capacidade de identificar espécies em uma escala que seria proibitivamente cara pelos meios tradicionais. Isso possibilita produzir muito mais dados sobre quais espécies vivem onde por um custo muito menor. A perícia taxonômica humana ainda é uma parte crítica da equação. De acordo com o Dr. Kuzmina, enquanto "o eDNA definitivamente se torna mais e mais econômico para o monitoramento ecológico, ele nunca substituirá um especialista para a identificação precisa de um espécime individual. Essas duas abordagens existem em duas dimensões diferentes, idealmente complementando uma à outra."

Sequenciamento O eDNA apresenta seus próprios desafios. Como explica o Dr. Kuzmina, "O experimento precisa ser planejado com todas as precauções para evitar a contaminação externa, com controles negativos e interpretação cuidadosa dos resultados". Seleção criteriosa de marcadores de DNA para testar também é necessária para produzir resultados significativos. A maioria dos estudos de sequenciamento de eDNA tem se concentrado na diversidade animal ou microbiana, já que as plantas podem ser um alvo mais complicado. Isso porque não há marcadores de DNA de plantas universais que possam ser aplicados em um grande número de espécies de plantas e ainda efetivamente identifiquem as amostras até o nível das espécies.

No entanto, o Dr. Kuzmina e seus colegas projetaram seu estudo para pesquisar um escopo taxonômico mais restrito, concentrando-se apenas na família das plantas das lagoas (Potamogetonaceae). Esse projeto efetivamente tornou a falta de marcadores universais de DNA de plantas um ponto discutível e, ao mesmo tempo, forneceu informações ecologicamente relevantes sobre a diversidade das lagoas. "O objetivo era projetar um método que pudesse ser usado para detectar espécies raras ou ameaçadas de plantas daninhas", diz o Dr. Kuzmina. "Reduzir a pesquisa permitiu que o método fosse mais sensível e a interpretação dos resultados mais confiável".

Pondweeds são um excelente candidato para seqüenciamento de eDNA além de seus marcadores de DNA tratáveis. Eles são muito difíceis de identificar ao nível das espécies com base na morfologia, confiando em características microscópicas e exigindo conhecimentos substanciais, e muitas vezes vivem em habitats aquáticos de difícil acesso. As Pondweeds também são úteis na classificação de habitats e são importantes bioindicadores da saúde do ecossistema aquático, pois diferentes espécies são adaptadas a diferentes temperaturas da água e composições químicas. Além disso, sete espécies de lagartas da América do Norte são espécies em extinção, incluindo duas em Ontário, onde este estudo foi conduzido.

"Em uma aplicação mais ampla, a combinação de espécies de lagartas pode ser usada como uma 'impressão digital' dos ecossistemas de água doce, indicando a qualidade da água e mostrando como este sistema é adequado para outros organismos de água doce, como peixes e invertebrados", explica Kuzmina. Este estudo descobriu que a diversidade de lagoas foi subestimada na rara Reserva de Pesquisa de Caridade em Ontário, e detectou a presença de três espécies de plantas desconhecidas na reserva.

O sequenciamento do eDNA é um caminho promissor para o fornecimento de grandes volumes de dados de alta qualidade sobre onde as espécies ocorrem. Esses métodos estão sendo aperfeiçoados para responder a questões específicas, como a detecção de espécies ameaçadas ou invasoras, ou como bioindicadores da qualidade da água ou do solo. Neste estudo, o Dr. Kuzmina e colegas mostraram que o sequenciamento de eDNA direcionado de grupos de plantas específicos, como as lagoas de plantas, pode fornecer informações ecológicas importantes.

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