في يوم دافئ ومشمس من شهر أبريل، يستعد البيولوجيون ديفيد دافي وجيسيكا فاريل للانطلاق في نهر ماتانزاس على متن قارب صغير لتوثيق الحياة المائية في المنطقة. تشير التموجات إلى تدفق النهر البطيء على الساحل الشمالي الشرقي لفلوريدا. تحلق الطيور فوقهم، وبعضها يستقر على أشجار المنغروف التي تشغل حافة النهر. المياه البنية الموحلة تخفي معظم علامات الحياة في النهر.
لكن بعد ذلك تظهر مجموعة من الدلافين ذات الأنف القاروري. تخرج هذه الكائنات الأنيقة من الماء لتأخذ نفسًا بينما تسبح ضد التيار. سيتقاطع طريق الفريق مع العديد من هذه الثدييات البحرية بينما يعبر القارب النهر والممرات المائية المتصلة به. يقوم عدد قليل من الدلافين برمي سمكة في الهواء، وكأنها تلعب بالقبض عليها مع طعامها. بينما تمر أخرى بجانب السفينة البحثية كظلال تحت الماء.
الدلافين ليست الوحيدة التي تسكن هذا النهر، بل إن بعض الأنواع الأخرى أصعب في الرؤية.
تظهر السلاحف البحرية رؤوسها فوق الماء في لحظات عابرة قد تفوتك إذا لم تكن منتبهًا. تنتج خراف البحر الغاطسة دوامات على السطح لا يعرف كيف يبحث عنها إلا العين المدربة.
لكن حتى أندر وأصعب الكائنات الحية – والنباتات – تترك وراءها آثارًا جزيئية تدل على وجودها. وهذا ما تبحث عنه فاريل ودافي: الحمض النووي (DNA).
تقوم جميع الكائنات الحية بإسقاط قطع صغيرة من الحمض النووي باستمرار، والتي تُركت خلفها نتيجة الجلد أو القشور أو الشعر أو البول أو البراز أو حبوب اللقاح وغيرها الكثير. وقد “غير الحمض النووي البيئي” (eDNA) كل شيء حول كيفية دراسة العلماء للتنوع البيولوجي والحفاظ عليه، كما تقول عالمة البيئة الجزيئية إليزابيث كلير من جامعة يورك في تورونتو.
تقليديًا، كانت أبحاث الحفاظ والمراقبة تتطلب وجوداً فعلياً، ربما شخص يراقب القرود، أو كاميرا حساسة للحركة توثق مرور أسد جبلي، أو مصيدة ضوء تجمع العثّ. تقول كلير: “هذه تأكيدات ممتازة لوجود شيء ما”. لكن “إذا مر الحيوان خلف مصيدة الكاميرا الخاصة بك، فإنك تفوته ولا يوجد سجل”.
هذا ليس مشكلة مع الحمض النووي البيئي؛ إذ تقول كلير: “الحمض النووي البيئي يشبه الأثر القدمى والأثار تدوم لفترة أطول من الحيوان أو النبات”. وتضيف: “الأمر الرائع فيه هو أنه يوسع نافذة الزمن للكشف… إنه مثل أن يكون لديك أعين خلف رأسك”.
يعتبر الحمض النووي البيئي مفيدًا بشكل خاص لاستطلاعات التنوع البيولوجي واكتشاف الأنواع elusive التي نادرًا ما تتقاطع طرقها مع البشر (SN: 10/28/24). يمكن أن تساعد العينات المأخوذة من مناطق نائية والتي تُحضر إلى المختبر للتحليل الباحثين على تتبع انتشار الأنواع الغازية مثلاً ،أو تحديد أنواع يُعتقد أنها انقرضت (SN: 3/20/24). ولكن حتى عندما يكتشف علماء الحفاظ طرق جديدة لاستخدام الحمض النووي البيئي أماكن جديدة للبحث عنه ، يجب عليهم التغلب على التحديات المتعلقة بكيفية تفسير المادة الجينية التي يجدونها.
إن فهم عدم اليقينات يستحق العناء ، كما تقول ميلانيا كريستيسكو ، عالمة الأحياء التطورية وعالمة البيئة بجامعة مكغيل في مونتريال . “هذه الأدوات [المراقبة الجينية] ستجعل برامج التنوع البيولوجي ممكنة على المستوى العالمي بحيث يكون لدينا وسيلة لمراقبة التنوع البيولوجي بنفس الطريقة التي نراقب بها الطقس لدينا وباستمرار”.
وصل دافي وفاريل ، اللذان يعمل كلاهما في مختبر ويتني لعلوم البحار بجامعة فلوريدا في سانت أوجستين ، إلى أول محطة لهما لهذا اليوم وهي خور الدولفين وهو فرع عن ماتانزاس.
في المياه العالية حتى الخصر ، تقوم فاريل بإدخال عمود معدني طويل مزود بزجاجة بلاستيكية سعة لتر واحد ويملؤه بالماء . ثم تسحب الزجاجة وتغلق غطاءً عليها بيديها المرتديتين للقفازات — احتياطي لتجنب تلوث العينة — وتضع الزجاجة داخل مبرد أبيض للنقل . عند العودة إلى المختبر سيقوم الفريق بتصفية أي حمض نووي لتحليله والبحث عن تطابق محتمل مع قواعد البيانات الجينية لتحديد النوع .
بينما يقوم دافي باختبار طريقة قد تقضي الحاجة لحمل زجاجات ثقيلة مليئة بالماء . حيث قام بإعداد مضخة محمولة وقام بتوصيل أنبوب يسحب الماء عبر فلتر بحجم الإصبع مغطى بالبلاستيك ومغمور داخل الخور . بعد حوالي خمس دقائق يصبح الفلتر الأبيض الذي كان قبل قليل الآن ملوناً باللون البني الفاتح وآمل أن يكون محملاً بالحمض النووي .
ترجع فكرة جمع المياه للحصول على المواد الجينية إلى منتصف الثمانينات عندما استخدم الباحثون الحمض النووي للكشف عن البكتيريا الموجودة داخل الرواسب البحرية . ثم اكتشف العلماء خلال العقد الأول من القرن الحادي والعشرين أن بعض الرواسب يمكن أن تحافظ على DNA الحيوانات المنقرضة . تم العثورعلى DNA ماموث الصوف العميقة داخل طبقات التربة المتجمدة السيبيرية واحتوى رواسب كهف بأريزونا مواد جينية تعود لكسلان أرضي عملاق قديم . أظهرت هذه الاكتشافات أنه يمكن للحمض النووي الاستمرار لآلاف السنين .
كانت هناك أيضًا علامات حديثة للحياة موجودة أيضًا؛ حيث قام الباحثون الذين يعملون في سيبيريا بقيادة عالم الوراثيات إيسكي ويلرزليف من جامعة كوبنهاغن بسحب DNA ينتمي لنباتاتهم المزدهرة الحالية والطحالب الخضراء الداكنة الموجودة بالتربة السطحية.تُعزى الفضل في إلهام علماء الحفاظ على البيئة لاستخدام مثل هذه الآثار الجزيئية لمراقبة التنوع البيولوجي إلى ويليرسليف. تقول كلير: “عمله مع الرواسب المجمدة هو الذي بدأ هذا المجال، ثم انتقل بسرعة إلى المياه.” في عام 2008، استخدم الباحثون في فرنسا الحمض النووي البيئي (eDNA) للكشف عن الضفادع الأمريكية الغازية (Lithobates catesbeianus) في برك طبيعية. ثم في عام 2011، أشار فريق آخر إلى الحمض النووي البيئي ليقترح أن نوعين من أسماك الكارب الآسيوية الغازية كانت تسبح في المياه المتصلة ببحيرة ميتشيغان.
في دلفين كريك، ليس من الصعب تخمين حيوان واحد سيظهر في عينات فاريل ودافي. يؤكد دافي: “نحن نحصل على الحمض النووي للدلافين.”
مع وجود العديد من الدلافين السابحة بالقرب، فإن بعض الحمض النووي البيئي مضمون أن يكون حديثًا. لكن أخذ عينات ماتانزاس يوضح إحدى الصعوبات المتعلقة بتفسير الحمض النووي البيئي؛ فبخلاف الصورة المؤرخة التي تُلتقط بواسطة كاميرا فخاخ الحيوانات، يصعب معرفة متى بالضبط ترك الحيوان بطاقة هويته الجينية.
تشير الدراسات إلى أن الحمض النووي البيئي يمكن أن يستمر لعدة ساعات أو أسابيع داخل عمود الماء، كما تقول الإيكولوجية كريستي دينر من ETH زيورخ. بعد ذلك، “ستجد أنه يظهر أحيانًا ولا يظهر أحيانًا أخرى.” توفر الاكتشافات غير المتسقة ضمن العينات المجمعة خلال نفس اليوم أو على مدى بضعة أيام تلميحًا بأن الحيوان قد رحل منذ فترة طويلة أو أن الحمض النووي جاء هناك من مكان آخر.
يعتمد مدى بقاء الحمض النووي البيئي داخل الماء على عدة عوامل؛ فعلى سبيل المثال، أفادت دراسة تحليلية شاملة أجريت عام 2022 بأن الحمض النووي البيئي يتدهور بشكل أسرع مع ارتفاع درجات الحرارة فوق 20 درجة مئوية. كما يمكن أن تؤثر كيفية وجود الحمض النووي داخل البيئة أيضًا على مدة بقائه.
تقول دينر: “نعلم أن الحمض النووي موجود داخل نواة الخلية داخل كائن حي متعدد الخلايا كبير.” وتضيف: “لكن ماذا نكتشف فعلاً عندما نأخذ عينة ماء؟ لا نعرف إذا كان يأتي من خلية أو هيكل داخلي [داخل الخلية] أو حم DNA مذاب يتجول حوله.” ليس واضحًا كيف يمكن لهذه الحالات المختلفة للحم DNA التأثير على ما إذا كان سيتم اكتشاف الجزيء وكيف يتحرك عبر نظام مائي.
كما أنه غير معروف كيف تؤثر الكيمياء المائية على تحلل eDNA ، أو كيف يؤثر الماء الذي يجري فيه عليه؛ فقد يتصرف eDNA القادم من نهر سريع تغذيه الأنهار الجليدية بشكل مختلف عن eDNA القادم من نهر الأمازون البطيء الحركة؛ حيث تقول دينر: “لم نقم بإجراء دراسات كافية حول العالم لمعرفة ما إذا كانت تعتمد على السياق أم إذا كانت هناك معادلات عالمية تتنبأ بسلوك [eDNA].”
لكن حركة eDNA عبر الماء قد تجلب فوائد؛ فعلى سبيل المثال غالباً ما ينتهي الأمر بمياه الأنهار إلى البحيرات التي قد تعمل كمجمع للتنوع البيولوجي ، كما تقول دينر . وقد تكون بحيرة واحدة مستودعاً لكل الحياة الموجودة ضمن حوض كامل.
لاختبار هذه الفكرة ، طلبت دينر وزملاؤها هذا العام خلال شهر مايو العلماء المواطنين عالميًا لجمع عينات مياه حوالي 400 بحيرة بما فيها مناطق تحتrepresented مثل أفريقيا وجنوب شرق آسيا والتي تعاني نقصاً فيما يتعلق بدراسات eDNA . ومن خلال تحليل مئات العينات يأمل الفريق التقاط الكائنات الحية التي تسكن المياه المتصلة وكذلك الأنواع الأرضية التي تعيش في المنطقة المحيطة بها .
مثل هذا التحليل الضخم للتنوع البيولوجي لن يكون ممكنًا بدون eDNA ، كما تقول دينر . “إنه يسمح لك بالتفكير بشكل أكبر بكثير.”
إلى أين ذهبت؟
في اللحظات قبل شروق الشمس ، السماء فلوريدا مشتعلة بالألوان ؛ حيث تمتزج ظلال الأحمر والبرتقالي والأصفر مع الأزرق الفاتح بينما تتلاطم الأمواج بشاطئ رملي . قليلون هم الذين يخرجون مبكرًا بهذا الشكل ولكن صوت زئير مركبتين للعمل يكسر الهدوء .
إنها اليوم الثاني لموسم دوريات السلاحف البحرية عندما يجتمع المتطوعون عند ميكلرز لاندنج وهو شاطئ شمال سانت أوجستين للبحث عن أعشاش السلاحف البحرية . إحدى المهام صباح يوم أبريل البارد هي جمع الرمل من الأعشاش لاستخراج الـ DNA الذي تتركه السلاحف وراءها .
لسوء الحظ ، إنه مبكر جدًا بالموسم ولا توجد أعشاش حتى الآن . لكن المتطوع لوكاس ميرز يشرح عملية أخذ العينات لو كان هناك عش موجود . سيقوم بالركوع وسحب أنبوب بحجم لفافة ورق التواليت خارج حقيبته ويأخذ حفنات صغيرة ودقيقة جداً من الرمل ؛ وإذا كانت آثار السلحفاة موجودة يقول ميرز إنه سيجمع أيضًا عينّـةً مما لمساته زعانفه الرمال وأيضاً حيث خدشت جسم السلحفاة الشاطئ (ومن المحتمل أنها تركت إفرازاتها أثناء وضع بيضة). بعيداً عن المسارات سيتعين عليه جمع عينة تحكم يجب ألا تختبر إيجابية لحم DNA للسلاحف البحرية .
كما هو الحال مع عينّـة مياه ماتانزاس فإن الـ DNA المستخرج يساعد دافي وفاريل وزملائهم تحديد أنواع السلاحف الموجودة مثل سلاحف البحر الخضراء (Chelonia mydas) وسلاحيف الرأس الكبيرة (Caretta caretta) والسلاحيف الجلدية (Dermochelys coriacea). يقوم الفريق أيضًا بفحص وجود فيروس يسبب الأورام والذي يصيب السلاحف حول العالم مما يوفر نافذة لرؤية صحة تلك الحيوانات البحرية .
يمكن للتحليل الوراثي أيضاً تجاوز معرفة الأنواع الموجودة فقط حسب قول دافي وكشف أين تذهب الحيوانات .
من خلال تحديد بصمة جينية لسكان معين والبحث عن تلك العلامة التجارية باستخدام الـ eDNA قد يتمكن الباحثون تحديد الأماكن التي تسافر إليها مجموعاتهم بجمع العينّـةً بأماكن متعددة ؛ كمثال توضيحي وجد الحم DNA للسلاحيف الرأس الكبيرة الموجود عند ميكلرز لاندنج وشواطئ فلوريدا الأخرى يعود لحيوانات تعرف بأنها تضع أعشاشها جنوب شرق الولايات المتحدة وفق تقرير دافي وفاريل وزملائهم لعام 2022 المنشورة بـ< em>Molecular Ecology Resources . استخدام الـ DNA لتتبع مسارات السفر يمكن ان يكون مفيداً لاتخاذ قرارات بشأن أي المواطن يجب حمايتها.
قد يكون من الممكن حتى تحديد الإشارة الجينية لفرد واحد في مجموعة سكانية، مما يسمح للباحثين بتجنب وضع علامات على الأنواع المهددة بالانقراض. في دراسة أجريت عام 2023 في مجلة eLife، تمكن العلماء مثلاً من تمييز بعض أعضاء مجموعة طيور الكاكابو التي تم دراستها بشكل مكثف في نيوزيلندا والتي تركت آثارًا من الحمض النووي في عينات التربة. لكن حاليًا، يصعب تمييز الأفراد المحددين من الحمض النووي البيئي ما لم يهيمن المادة الجينية الخاصة بهم على العينة، مما يمنح الباحثين المزيد من المواد للعمل بها لإجراء المطابقة. معظم العينات عبارة عن خليط من العديد من الأفراد.
لكن مثالاً آخر يتعلق بالبشر يوضح إمكانية تتبع الأفراد بشكل أكبر. جمع دافي وزملاؤه عن غير قصد مقتطفات من الحمض النووي البشري في البيئة التي كانت سليمة بما يكفي للكشف عن السلالة الجينية وحتى القابلية للإصابة بالأمراض. مع التحليلات المستهدفة، يمكن أن تكون المواد المجمعة كافية لتحديد الأشخاص، كما أفادت المجموعة عام 2023 في مجلة Nature Ecology & Evolution.
بينما تثير هذه الإمكانية مخاوف أخلاقية بشأن الخصوصية، يتخذ المحافظون عادة خطوات نشطة لتجنب تحليل الحمض النووي البشري من عينات الحقل لصالح الأنواع الأخرى.
ومع ذلك، “إذا قمت بترجمة [النتائج البشرية] إلى أنواع أخرى مستقبلاً”، يقول دافي: “فإن ذلك قد يكون نقطة تحول محتملة فيما يتعلق بكمية المعلومات التي يمكنك الحصول عليها.”
ما هو موجود في الهواء؟
مثل قطع الحمض النووي العديدة التي تطفو في الماء أو تستقر في الرمال، يكتشف الباحثون أنه باستخدام مكنسة كهربائية يمكنهم امتصاص الحمض النووي البيئي (eDNA) من جبهة جديدة: الهواء.
تجرف رياح عواصف حبوب اللقاح والفطريات بنفس الطريقة التي يجرف بها الناس وسط الزحام. يمكن أن تحمل خلايا الفراء والجلد الخاصة بالحيوانات معها الغبار. هذا المخزن الهائل للحمض النووي موجود حولنا تمامًا كما تحيط المياه بالمخلوقات المائية. تواجه تحليل eDNA الهوائي العديد من نفس تحديات التفسير مثل عينات الماء والتربة ، وحاليًا ، هناك عدد قليل فقط من المختبرات حول العالم ، بما فيها مختبر كلير بجامعة يورك ، تقوم بجمع eDNA الهوائي لاستكشاف تنوع الحياة.
في الماضي ، ركز الباحثون على التقاط DNA الخاص بالميكروبات والأبواغ وحبوب اللقاح – وهي أهداف واضحة موجودة بالهواء. وعلى جانب الحيوانات ، وجدت كلير القليل جدًا منها ، بما فيها تقرير لطلاب ثانوية يابانيين جمعوا حمض نووي لطائر الزرزور والبومة مباشرةً عبر الهواء.
ثم وفي عام 2022 ، أفاد فريق كلير ومجموعة منفصلة بشكل مستقل بتجارب لسحب DNA الحيوان مباشرةً عبر الهواء داخل حدائق الحيوان – تأكيد بأن نفحة هواء واحدة قد تكشف قائمة الحيوانات الموجودة بالمنطقة (SNE: 5/16/19). وبفضل تلك العروض التجريبية زاد الاهتمام بـ eDNA الهوائي . يقول دافي إن وفرة هذا النوع منه “يفتح طرق جديدة تمامًا لقياس التنوع البيولوجي”.
“يساعد هذا الوفرة العلماء بسهولة جمع مئات العينات الجوية بنفس المنطقة مراراً وتكراراً”، تقول كلير التي تدرس كلاً مِن eDNA وإيكولوجيا الخفافيش . ”يمكنني وحدي أن أجلس وأراقب كهفاً واحداً . لكن يمكنني وضع 100 جهاز أخذ عينات هوائية داخل 100 كهف وأقوم بذلك كل ليلة لمدة أسبوع وفجأة أفهم إيكولوجيا التجمع النيوتروبي.”
“قد يتمكن العلماء حتى مِن جمع عينات جينية مِن البنية التحتية الحالية.”
“محطات مراقبة تلوث الهواء مثلاً قد تكون مخازن خفية لـ eDNA”, أبلغت كلير وزملاؤها عام 2023 بمجلة Current Biology . تجمع المنشآت حول العالم عينات يوميًا أو أسبوعيًا لمتابعة التلوث . تخزن بعض المنشآت العينات لعقود, مما يعني أن هذه المحطات قد تساعد الباحثين تتبع التنوع البيولوجي على نطاق أكبر أكثر مما كان عليه الأمر سابقا.
< p > “الآن وجدنا طريقة تناسب نظام المراقبة الذي لدينا بالفعل”، تقول كلير.< / p >
< p > ولكن جمع المواد الجينية مِن الهواء يأتي مع عدم اليقين . سواء كان الـ DNA الهوائي يكشف فقط الأنواع المحلية أو يجلب أنواع بعيدة عدة كيلومترات غير واضح بعد . أيضًا غير معروف مدى استمرار الإشارة وما تعنيه الوفرة العامة لـ DNA نوع معين ضمن عينة بالنسبة لمدى وفرتها بالطبيعة.< / p >
< p > كمية الـ eDNA الموجودة ضمن عينة هواء - أو تربة أو ماء – مرتبطة تقريبياً بعدد تلك النباتات أو الحيوانات الموجودة بالمكان, تقول كلير : “لكن هناك الكثير مما يمكن أن يسوء بهذا الشأن , لذا فإن تقديرات الوفرة صعبة الاستخدام بأي شكل واقعي”.< / p >
< p > لأحد الأسباب, بعض الكائنات الحية قد تفقد المزيد مِن الـ DNA مقارنة بأخرى , حيث تظهر الحيوانات ذات الفراء بمعدلات أعلى مقارنة بالكائنات ذات القشور بسبب عامل “النعومة”. وأحيانًا يؤثر الباحثون أنفسهم دون علم منهم بنتائج الدراسة.< / p >
< p > أثناء دراسة الخفافيش ببليز, قامت كلير وفريقها بجمع الـ eDNA الهوائي مِن فصل دراسي حيث أحضروا فيه خفافيش داخل أكياس قماشية . الهدف كان معرفة مدى جودة التعرف بواسطة الفراغ للـ DNA الخاص بأنواع مختلفة مِن الخفافيش وإذا كان بإمكانه تحديد عددها أيضاً . بينما تطابق معظم المادة الجينية الموجودة بهواء الفصل الدراسي عدد أنواع الخفافيش المختلفة المتواجدة , تقول كلير : “كانت هناك استثناءاتها البرِّيّة.”
< پ > كانت بعض الخفافيش ممثلة بشكل زائد وبعضها الآخر ممثل بشكل ناقص .”استغرق الأمر منا وقت طويل لمعرفة السبب”، تضيف قائلة: “وبدا لي وكأنني أقتبس تايلور سويت عندما أقول هذا: المشكلة كانت بي.”
< پ > اضطرت جميع خفاشاتها للتعرف عليها؛ فبعض الأنواع يصعب تصنيفها وكون أنها قضت وقتا طويلا تفحص أجساد وأسنان هذه الخفافيش فقد فقدوا الكثير جداً مِن الـ DNA إلى الهواء؛ بينما تصدر خفافيش مصاص الدماء صوتا مميزاً عند لمس أحدهم للحقيبة لذلك لم يكن لدى جميع خرافيس مصاص الدماء أي حاجة لفتح الحقيبة لمعرفة ما بداخله؛ وهذا ربما السبب وراء ظهور كمية قليلة جداً < a href = https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/edn3.385 target = "_blank” rel=”noopener” >< strong >< em > حمض نووى خاص بخفاش مصاص الدماء < strong >< em >< span style = "" /> ظهر خلال التجربة حسبما أفادت فريق عمل كلايري عام 2023 بمجلة < em > Environmental DNA .
< پ > ومع ذلك تقدم الـــeDNA الهوائى فرص مشابهة لرصد الأنواع الأرضية بنفس الطريقة التى تنقل بها المجاري والمحيطات الـــDna الخاص بالمخلوقات البحرية ؛ اعتمادا علي المسافة التى يسافر بها الـــeDna فى الجو يستطيع الباحثون طرح أسئلة تشمل مساحات شاسعة جدا خاصة مقارنة بعينات التربة القادمة مِن عدة نقاط عبر مشهد واسع ؛ فعلى سبيل المثال إذا…”نحن نقوم بتركيب مزارع الألواح الشمسية في نيو مكسيكو”، يسأل دافي، “ما هو تأثير ذلك على التنوع البيولوجي المحلي؟”
ما هو موجود هنا الآن؟
تمنح عمليات الجمع المتكررة الباحثين مزيدًا من الثقة في كيفية تفسير نتائج الحمض النووي البيئي (eDNA). لكن الطرق الجديدة المستندة إلى RNA، وهو قريب جزيئي للحمض النووي DNA، قد تساعد في تحديد أي الكائنات الحية كانت موجودة مؤخرًا في مكان ما.
تحول RNA التعليمات الجينية للحمض النووي DNA إلى بروتينات. بالمقارنة مع الحمض النووي DNA، يوفر RNA علامة أوضح على أن حيوانًا ما كان موجودًا مؤخرًا في منطقة معينة لأن RNA يتحلل بسرعة أكبر. وقد دفع هذا الهشاشة العلماء في البداية للاعتقاد بأنه سيتحلل بسرعة كبيرة بحيث لا يمكن جمعه، لكن الأبحاث الناشئة تظهر أن هناك نافذة للكشف. بعد أن يطلق كائن حي RNA إلى البيئة، تختفي معظم جزيئات RNA خلال ثلاث إلى خمس ساعات، كما يقول كريستيسكو، على الرغم من أن الدراسات تشير إلى أنه قد يمكن الكشف عن eRNA لمدة تصل إلى 72 ساعة. وبالتالي فإن أي eRNA يتم العثور عليه في عينة يعني أن الكائن الذي تركه كان موجودًا في المنطقة خلال الأيام القليلة الماضية.
يوفر الجزيء أيضًا مزايا أخرى. يقول كريستيسكو: “ما هو جميل بشأن RNA هو أنك يمكنك الحصول على الكثير من المعلومات البيئية التي لا يمكنك الحصول عليها باستخدام الحمض النووي DNA”.
تختلف RNAs التي تنتجها الأفراد بناءً على عوامل مثل الجنس أو الضغط البيئي. من خلال جمع eRNA، يمكن للباحثين أيضًا التمييز بشكل كبير بين الكائنات الحية والميتة وكذلك بين البالغين والصغار.
في دراسة حول برك الضفادع الأمريكية الكبيرة (Bullfrog) في أيداهو، احتوت عينات المياه على RNA يكشف عن وجود الشراغيف ، كما أفاد الباحثون في عدد مايو من مجلة Molecular Ecology Resources.
أظهرت اختبارات إضافية تبحث عن يرقات السلمندر طويل الأصابع (Ambystoma macrodactylum) نتائج سلبية عندما كانت البالغون فقط متواجدين حول البرك. تضع البالغون بيضها في الربيع وتغادر، لذا فإن البالغين والنسل ليسوا متواجدين معاً بنفس الوقت. وبعد ثلاثة أشهر فقط من فقس البيض ، اكتشف الفريق RNA محدد لليرقات.
حتى الآن ، يجب أن تعود العينات بالكامل إلى المختبر من الميدان ، مما يستغرق أحياناً أسابيع ، وتخضع لساعات من المعالجة قبل أن يتمكن الباحثون من إلقاء نظرة على الأنواع المكتشفة فيها. ولكن عالم الأحياء رافي ناغراجان من جامعة كاليفورنيا – دافيس يقول إن eRNA قد يتم تحليله يومًا ما ميدانياً.
تُطور هذه التكنولوجيا بالفعل لـ eDNA . باستخدام المقصوص الجزيئية CRISPR ، يأمل العلماء تصميم اختبارات ميدانية تستغرق أقل من ساعة للكشف عن الحمض النووي لنوع واحد أو عدة أنواع ضمن عينات المياه . هذه التقنية لجمع العينات الفورية المسماة SHERLOCK قد تكشف إشارات أولية لأنواع ذات أهمية معينة ، مما يحدد المواقع التي تتطلب جمع عينات أكثر شمولاً ، كما يقول ناغراجان الذي استخدم SHERLOCK لفحص مصب مائي بكاليفورنيا بحثا عن أسماك مهددة بالانقراض. ويمكن أيضاً استخدامها لتخصيص موارد المختبر المحدودة لأماكن لديها أكبر إمكانيّة للإجابة عن الأسئلة المطروحة.
يمكن تعديل SHERLOCK للعمل مع eRNA أيضاً حسب قول ناغراجان . عبر حصاد RNAs التي تصبح نشطة تحت ظروف معينة من البيئة, يمكن لـ SHERLOCK تقديم تلميح فوري بأن النظام الإيكولوجي يتعرض لضغط معين . مثل هذه الاختبارات يمكن أيضا الإشارة الى التهديد, سواء كانت الكائنات معرضة للخطر بسبب الملوثّات الكيميائية الموجودة بالمياه أو موجة حر ضخمة, كما يقول ناغراجان: “هناك إمكانيّة هائلة هنا”.
مع تناقص الأنواع أو انقراضها وسط ضغوط مثل تغيّر المناخ وتأثير الإنسان الآخر, أصبح الأمر أكثر أهمية للحصول على نهج عالمي لتوثيق ما يوجد هناك , تقول كريستيسكو: “عدم فهم جيد للتنوع البيولوجي يضعنا في وضع سيئ جداً لفهم ما نفقده”.
