การรวบรวม DNA ในน่านน้ำทั่วโลกสามารถช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ทราบว่าสถานที่ใดมีความสำคัญต่อการอนุรักษ์มากที่สุด
เมื่อฤดูร้อนกระชับมือ มีสิ่งหนึ่งที่คุณควรตั้งตารอ: วันหยุดพักร้อน แต่การพักผ่อนบนเกาะเขตร้อนของคนหนึ่งในบางครั้งอาจเป็นสถานที่ทำงานภาคสนามของอีกคนหนึ่งได้
ใน ” พบกับ SI-entist ” Chris Meyerนักสัตววิทยาที่ไม่มีกระดูกสันหลังและภัณฑารักษ์ของหอยที่พิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติแห่งชาติของ Smithsonianแบ่งปันว่าวันทำงานภาคสนามในเขตร้อนโดยทั่วไปเป็นอย่างไรและอธิบายว่า “ฝุ่น” ของ DNA ในทะเลสามารถปฏิวัติได้อย่างไร การวิจัยความหลากหลายทางชีวภาพ
อะไรทำให้คุณเรียนหอยเช่นหอย หอยแมลงภู่ และหอยทาก
ตอนเด็กๆ ฉันเก็บสะสมทุกอย่าง แม้กระทั่งทรายจากชายหาดต่างๆ ดังนั้นฉันจึงมียีนของนักสะสมเติบโตขึ้นมาเสมอ แต่ในวิทยาลัย ฉันมีช่วงเวลาที่ยากลำบากมากกับชีววิทยา จนกระทั่งฉันเริ่มเรียนรู้เกี่ยวกับซากดึกดำบรรพ์ในแผนกธรณีวิทยา ซึ่งเป็นจุดที่ทุกอย่างคลิก การเห็นว่าการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาเป็นหัวข้อทั่วไปที่มีวิวัฒนาการในทันทีทันใด มันทำให้ฉันเริ่มตั้งคำถามเกี่ยวกับการวิจัยว่าทำไมและอย่างไร
ฉันโชคดีที่มีอาจารย์หลายคนที่หล่อเลี้ยงความสนใจของฉัน มีคนแนะนำให้ฉันคบหาสมาคมเพื่อศึกษาสาเหตุที่เปลือกหอยที่มีสีตามแบบที่เป็นอยู่ ฉันเลือกเปลือกหอยเหล่านี้เพราะมันทำมาจากหอยทากทะเลหลากหลายชนิด ซึ่งมักพบในเขตร้อน พวกเขายังเป็นหนึ่งในวัตถุธรรมชาติชิ้นแรกที่ผู้คนเก็บรวบรวม งานวิจัยนี้นำฉันไปสู่ชุมชนเกาะหลายแห่งทั่วอินโดแปซิฟิก ซึ่งฉันได้พบกับผู้คนที่หลงใหลในการสะสมเช่นเดียวกับฉัน ไม่ว่าฉันจะไปที่ไหน ฉันก็มักจะพบนักสะสมเปลือกหอยที่รู้ว่าจะหาวัวได้ที่ไหน
ระหว่างเรียนปริญญาเอก ฉันต้องการสร้างแผนภูมิต้นไม้ครอบครัวของ cowries เพื่อให้เข้าใจมากขึ้นว่าความหลากหลายของพวกมันวิวัฒนาการมาอย่างไร แต่ฉันต้องการ DNA จากวัว ไม่ใช่แค่เปลือกของมัน ทุกคนบอกฉันว่ามันยากเกินไปที่จะรวบรวม DNA นั้นจากหลายสายพันธุ์ แต่ฉันทำได้ ในการทำเช่นนั้น ฉันรู้ว่าถ้าเราสามารถ บันทึก DNAของ cowries ทั้งหมด เราสามารถทำทุกอย่างได้ มันหิมะตกจากที่นั่นโดยพื้นฐาน
วันปกติของการตรวจสอบสิ่งมีชีวิตในทะเลมีลักษณะอย่างไร?
ตอนนี้ โครงการใหญ่ที่ฉันเป็นผู้นำคือโครงการGlobal Autonomous Reef Monitoring Structures (ARMS ) เรากำลังวางกอง PVC แบบถอดได้บนพื้นทะเล ที่ซึ่งพวกมันตั้งตระหง่านเหมือนสถานีตรวจอากาศขนาดเล็ก เรารับพวกเขากลับมาหลังจากที่พวกเขาได้รวบรวม “รสชาติ” ของไซต์แล้ว ARMS เป็นเครื่องติดตามทางชีวภาพสำหรับสิ่งแวดล้อม
เมื่อดวงอาทิตย์ขึ้น เรามักจะออกไปในน้ำที่เราดำน้ำเป็นเวลาหนึ่งชั่วโมงหรือมากกว่านั้นเพื่อฟื้นฟู ARMS ในแต่ละไซต์ หลังจากนั้น เรานำพวกมันกลับเข้าฝั่ง โดยที่เราระบุหรืออธิบายลักษณะเฉพาะของสัตว์และสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่ย้ายเข้ามา
เป็นกระบวนการที่ยาวนานและเกี่ยวข้องเพราะเราต้องการบันทึกความหลากหลาย แต่เราไม่ต้องการรวบรวมมากเกินไป เราตระหนักดีถึงการเอาเฉพาะสิ่งที่จำเป็นและส่งคืนสิ่งมีชีวิตที่เราไม่ได้ใช้ไปยังที่ที่เราได้รับ
เป้าหมายคือการสร้างวิธีมาตรฐานในการติดตามการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาในชุมชนทางทะเลที่ยากต่อการวัด ในการทำเช่นนั้น เรากำลังเก็บตัวอย่าง DNA ที่เป็นตัวแทนของสปีชีส์ทั้งหมด และสร้าง Rosetta Stone เพื่อแปลลำดับพันธุกรรมเป็นชื่อสปีชีส์ และสร้างความรู้ด้านความหลากหลายทางชีวภาพ
สิ่งที่คุณกำลังทำอยู่เรียกว่า DNA สิ่งแวดล้อมหรือ eDNA eDNA คืออะไรและเหตุใดจึงมีประโยชน์ในการศึกษา
วิธีหนึ่งที่ฉันอธิบายeDNAคือมันเหมือนฝุ่น ฝุ่นส่วนใหญ่ในบ้านหรือสิ่งแวดล้อมของคุณ ถูกกำจัดโดยสิ่งมีชีวิตรวมถึงคุณด้วย สิ่งมีชีวิตทั้งหมดในน้ำก็ทำแบบนั้นด้วย DNA เราสามารถกรองน้ำนั้นและวิเคราะห์ DNA เพื่อระบุชนิดพันธุ์ที่อยู่ในช่วงเวลาที่ทำการเก็บตัวอย่าง ทั้งหมดนี้โดยไม่รบกวนสัตว์โดยตรง นอกจากนี้เรายังสามารถเก็บตัวอย่างเป็นแคปซูลเวลาของ DNA ทั้งหมดในสภาพแวดล้อม ทำให้สจ๊วตและนักวิทยาศาสตร์รุ่นต่อไปสามารถตรวจสอบความหลากหลายทางชีวภาพทั้งในปัจจุบันและในอดีตเมื่อมีเครื่องมือหรือคำถามใหม่เกิดขึ้น
แต่สปีชีส์ต่างๆ มีอัตราการไหลที่แตกต่างกัน ดังนั้นเราจำเป็นต้องคิดให้ออกว่าอัตราเหล่านั้นส่งผลต่อผลลัพธ์ของเราอย่างไร นอกจากนี้ยังมีวิทยาศาสตร์ที่ดีเกี่ยวกับความรวดเร็วในการย่อยสลายของ DNA ตามอุณหภูมิและการเปิดรับแสงอัลตราไวโอเลต เรากำลังเข้าใจได้ดีขึ้นว่าสามารถสรุปได้อย่างไรว่า DNA เข้ามาได้อย่างไร เคลื่อนที่อย่างไร และอยู่ในสิ่งแวดล้อมนานแค่ไหน
โดยทั่วไป เราต้องสร้างมาตรฐานในการเฝ้าติดตามระบบนิเวศเหล่านี้ด้วย eDNA เราต้องการหาวิธีสุ่มตัวอย่างสัญญาณ eDNA ที่ไวต่อการเปลี่ยนแปลง และเราต้องการที่จะสามารถเปรียบเทียบผลลัพธ์ในอวกาศและเวลาได้
การสุ่มตัวอย่าง eDNA เหมาะสมกับคอลเล็กชันของพิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติอย่างไร
สำหรับฉันแล้วมันเกี่ยวกับการปลดล็อกคอลเล็กชันของ National Museum of Natural Historyด้วยวิธีใหม่ๆ และขยายการใช้งาน โดยการจัดลำดับของสะสม เราสามารถให้กุญแจสำหรับความรู้ทั้งหมดเกี่ยวกับสายพันธุ์ หากเรามีกลยุทธ์เกี่ยวกับวิธีการและที่ที่เรารวบรวมในขณะนี้ คอลเลกชันของเราจะกลายเป็นจุดยึดที่สำคัญสำหรับการประเมินการเปลี่ยนแปลงของสายพันธุ์ในอนาคต
นั่นเป็นเหตุผลที่ความคิดริเริ่ม Ocean DNA Initiative ใหม่ของ Smithsonian นั้นน่าตื่นเต้นมาก โปรแกรมนี้ดึงหัวข้อต่างๆ ของพิพิธภัณฑ์มารวมกันเพื่อสาเหตุทั่วไป: การใช้ DNA เพื่อติดตามการเปลี่ยนแปลงในชุมชนทางทะเล เรากำลังดำเนินการบันทึกความหลากหลายทั้งหมดในน่านน้ำของสหรัฐฯ และที่อื่นๆ จากนั้นเราสามารถใช้การประเมินเหล่านั้นเพื่อค้นหาว่าสถานที่ใดที่สำคัญที่สุดสำหรับการอนุรักษ์ และดูว่าการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศส่งผลกระทบต่อสายพันธุ์ต่างๆ อย่างไร
ฉันไม่สามารถคิดเวลาที่จะทำวิทยาศาสตร์ด้านความหลากหลายทางชีวภาพได้ดีไปกว่าตอนนี้ ถ้าเราทำถูกต้อง ห้องสมุดของเราจะคงอยู่นานหลายศตวรรษและคนรุ่นอนาคตทุกคนจะใช้
พบกับ SI-entist : The Smithsonian เป็นมากกว่านิทรรศการและสิ่งประดิษฐ์ที่มีชื่อเสียงระดับโลก เป็นศูนย์กลางของการสำรวจทางวิทยาศาสตร์สำหรับนักวิจัยหลายร้อยคนจากทั่วโลก เราจะแนะนำให้คุณรู้จักกับนักวิทยาศาสตร์ของสถาบันสมิธโซเนียน (หรือ SI-entist) เดือนละครั้ง และงานที่น่าสนใจที่พวกเขาทำเบื้องหลังที่พิพิธภัณฑ์ประวัติศาสตร์ธรรมชาติแห่งชาติ
