Alat DNA yang membantu ahli biologi menemukan spesies yang sulit ditangkap atau invasif

BELLEVUE, Cuci. – Ketika salmon, salamander, atau hewan air lainnya mengeluarkan kotoran atau sel kulitnya, mereka meninggalkan jejak DNA mereka di dalam air, seperti petunjuk yang tertinggal di TKP.

Bukti inilah yang dicari Kit Paulsen saat dia mengarungi sungai perkotaan di sebelah timur Seattle dan mengisi kendi berukuran 4 galon dengan air. Dalam beberapa menit dia memiliki sampel yang akan mengungkap apakah ada siput lumpur kecil yang merusak di Selandia Baru di aliran sungai yang membawa salmon.

Dengan ukuran seperdelapan inci, siput tersebut sangat sulit ditemukan. Itu sebabnya para ilmuwan beralih ke DNA lingkungan, atau eDNA, sebuah alat penginderaan baru yang mendeteksi keberadaan suatu organisme dengan menganalisis materi seluler seperti urin, rambut, bulu, atau sel kulit yang tertinggal di lingkungan.

Baik itu ikan mas Asia di perairan wilayah Chicago, salamander di Kentucky, atau salamander jambul di Inggris, para ahli biologi menggunakan alat ini untuk membantu mencari spesies langka atau terancam punah, untuk memantau makhluk yang tidak diinginkan, atau keanekaragaman hayati secara keseluruhan untuk mengukur danau. atau aliran.

“Kami mulai menyadari potensinya,” kata Caren Goldberg, asisten profesor di Washington State University yang menjadi redaktur pelaksana edisi khusus DNA lingkungan di jurnal Biological Conservation. Laboratoriumnya di Pullman, Washington, akan menganalisis sampel yang dikumpulkan Paulsen dan timnya.

Paulsen, pengawas perencanaan daerah aliran sungai di kota Bellevue, berkonsultasi dengan Goldberg setelah mendengar tentang metode ini, dan pada musim semi ini kota tersebut berencana untuk menguji sampel dari 22 sungai perkotaan dan delapan pantai.

Bellevue telah menginvestasikan begitu banyak waktu dan jutaan dolar untuk habitat dan restorasi salmon sehingga mereka tidak bisa membiarkan siput invasif menguasai dunia, kata Paulsen. Siput berkembang biak dengan cepat, bersaing dengan ikan asli untuk mendapatkan makanan dan tidak dapat dimusnahkan begitu mereka menginfeksi sungai.

Menggunakan eDNA lebih murah dan lebih cepat dibandingkan survei visual, kata Paulsen, meskipun hal itu tidak dimaksudkan untuk menggantikannya. Dengan biaya sekitar $50 per tes, termasuk biaya peralatan dan laboratorium, total biayanya adalah $12.500 lebih murah dibandingkan jika karyawan berjalan di sungai dan memutar batu, katanya.

DNA lingkungan telah digunakan selama sekitar satu dekade untuk mendeteksi mikroorganisme di tanah dan sedimen. Baru-baru ini, alat ini telah digunakan untuk memantau salmon Chinook yang terancam punah di negara bagian Washington, amfibi samar di Idaho, dan melindungi pengendali neraka timur di Ohio dan Kentucky.

Dalam sebuah penelitian, para ilmuwan menemukan bahwa eDNA lebih efektif daripada metode tradisional, seperti pencarian telur secara visual, dalam mendeteksi kadal air berbahaya di Inggris. Mereka menyimpulkan bahwa hal ini dapat digunakan secara efektif untuk program pemantauan warga negara secara nasional.

Namun, DNA lingkungan tidak akan memberi tahu para ilmuwan secara pasti berapa jumlah hewan yang ada, hanya mengetahui keberadaan mereka, dan apakah hewan tersebut hidup atau mati. Bahan juga biasanya terurai di lingkungan dalam waktu satu atau dua minggu. Dan seperti tes lainnya, ada kemungkinan hasil positif palsu jika pengumpulan tertentu atau protokol lain tidak diikuti.

Meski begitu, banyak pendukung yang mengatakan bahwa pulau ini memiliki potensi besar untuk konservasi biologi.

Di timur laut Washington, Suku Konfederasi Reservasi Colville sedang mencari cara yang terjangkau untuk memantau upaya reintroduksi Chinook pada musim semi di Sungai Upper Columbia.

Musim semi adalah waktu yang sulit untuk menemukan ikan tersebut karena limpasan air yang tinggi, dan juga sulit untuk keluar di daerah pedalaman, kata Matthew Laramie, ahli ekologi US Geological Survey di Boise, Idaho.

Dia dan yang lainnya menguji apakah eDNA bisa menjadi alat yang baik. Mereka mengkonfirmasi salmon Chinook di tempat-tempat di mana mereka diketahui, dan juga mengambil bukti adanya ikan di daerah di mana mereka belum pernah terlihat sebelumnya, tetapi sebenarnya bisa berenang. Tes terpisah tidak menemukan tanda-tanda adanya ikan di area yang tidak bisa mereka berenang.

Laramie mengatakan hal ini mungkin tidak akan menggantikan jumlah ikan, “tetapi ini adalah cara untuk menyiangi sistem yang besar dan memprioritaskan sumber daya.”

Kembali ke Bellevue, Paulsen dan pekerja lainnya mengumpulkan sampel air dan membawanya kembali ke laboratorium dan menyaringnya. Materi genetik apa pun ditangkap pada filter, yang kemudian dikirim ke laboratorium Goldberg.

Berdasarkan hasil tersebut, pejabat kota akan memutuskan seberapa agresifnya dalam mewajibkan masyarakat melakukan dekontaminasi sepatu bot dan peralatan lainnya di proyek konstruksi dekat sungai pada musim panas ini.

“Semakin banyak alat yang kita miliki, semakin baik,” kata Paulsen. “Mereka sangat kecil, saya tidak yakin bisa mendeteksinya pada tingkat rendah.”