Imagine estudar animais sem vê-los. Isso soa ridículo? Para pessoas como nós, que primeiro se interessaram pela biologia porque amamos os animais e gostamos de estudá-los, sim, parece um mau negócio. No entanto, se você pensar sobre o que os investigadores forenses fazem quando procuram evidências de DNA na cena do crime, ou o que os médicos fazem quando detectam um patógeno no sangue do paciente, é exatamente isso: eles detectam formas de vida sem vê-los.
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O DNA é a impressão azul da vida. Está presente em praticamente todos os organismos da Terra, e geralmente a estudamos extraindo-a de um pedaço de tecido ou de uma amostra de sangue. Mas o DNA, na verdade, está em toda parte: os animais o liberam constantemente, quando se coçam, quando liberam urina, ovos, saliva, excremento e, é claro, quando morrem. Cada ambiente, desde a sua cama até os recessos mais profundos dos oceanos, é cheio de “poeira biológica”, principalmente material celular, que contém o DNA dos organismos que o deixaram para trás. Isso, chamamos de "DNA ambiental", ou eDNA.
Assistidos por uma tecnologia cada vez mais rápida, precisa e acessível, os cientistas começaram, nos últimos anos, a sequenciar esse rastreio de DNA de muitos ambientes. E essa abordagem "micro" provou ser útil para cientistas que investigam ambientes tão vastos quanto os oceanos.
Judith nadando com um tubarão-martelo nas Bahamas: é difícil inspecionar e rastrear os tubarões, pois o oceano é tão vasto. (Nicolo Roccatagliata, autor fornecido) Muitos animais marinhos são grandes, raros, indescritíveis e altamente móveis. Os tubarões são um exemplo óbvio: nos oceanos eles compõem uma pequena proporção da biomassa, a maioria deles é muito difícil de capturar, e eles estão em conflito com os seres humanos desde que começamos a nos aventurar no mar. Com poucas exceções, eles nos evitam e, por causa de nós, muitos se tornaram ameaçados de extinção.
É por isso que pensamos que seria interessante ver se, apenas amostrando algumas garrafas de água oceânica (e os fragmentos de DNA), poderíamos mapear rapidamente a presença e distribuição de tubarões, sem se envolver em perseguições selvagens ou empregando tempo e recursos. métodos intensivos de pesca de tubarão. Ficamos felizes em descobrir que, de fato, isso era possível, e que diferentes espécies poderiam ser detectadas em diferentes regiões geográficas, embora as áreas que foram mais afetadas por humanos mostrassem escassa presença de tubarões.
Stefano amostragem em Belize (Judith Bakker, autor fornecido) Mas a verdadeira medida da eficiência dessa abordagem de eDNA para o monitoramento de tubarões só seria revelada quando contrastada com metodologias comprovadas e comprovadas, tais como censos visuais de mergulho autônomo ou gravações de câmeras subaquáticas iscadas.
Este foi o foco do nosso estudo mais recente, realizado com colegas do arquipélago do Pacífico Sul da Nova Caledônia, França, Austrália e Estados Unidos, e agora publicado na revista Science Advances . Os resultados foram muito emocionantes: 22 amostras de água coletadas ao longo de algumas semanas detectaram mais tubarões do que centenas de observações de câmeras subaquáticas durante dois anos, e milhares de mergulhos por mergulho durante um período de décadas. Quase metade das espécies detectadas através do DNA ambiental não pôde ser encontrada usando métodos tradicionais. E enquanto o eDNA detectava a presença de alguns tubarões em cerca de 90% das amostras, as câmeras subaquáticas só conseguiam administrar pouco mais de 50% e o mergulho autônomo em torno de 15%.
Nova Caledônia: apenas 22 amostras de água eDNA (estrelas vermelhas) detectaram mais tubarões do que numerosas gravações de câmera (azul) ou mergulhos autônomos (verde). (Boussarie e Bakker et al (2018)) Curiosamente, o eDNA superou os outros métodos em áreas intactas e impactadas. Uma variedade de espécies de tubarões foi detectada mesmo em áreas ocupadas, barulhentas e esgotadas, onde se pensava que elas eram extirpadas. Isso sugere que alguma “diversidade obscura” ainda pode estar presente, na forma de indivíduos remanescentes e grupos que precisam de proteção. Da mesma forma, o eDNA pode ajudar revelando a aparência de espécies exóticas recém-estabelecidas que estão expandindo seu alcance. Tudo isso é uma boa notícia para todos, e é por isso.
Dada a velocidade e eficiência da amostragem de eDNA, uma porção muito maior do mar pode ser rastreada, em um tempo menor, para obter uma visão geral dos padrões de diversidade em grandes áreas e habitats, ao longo de vários gradientes ambientais e em diferentes momentos. Potencialmente, poderíamos construir rapidamente mapas de diversidade de espécies e usá-los para criar modelos preditivos e identificar os fatores que influenciam a diversidade, enquanto métodos estão sendo desenvolvidos para melhorar o aspecto quantitativo da detecção de eDNA, também em outras espécies carismáticas. Tudo isso será de grande ajuda para aqueles que devem planejar planos para proteger habitats e ecossistemas cruciais.
A ciência ambiental do DNA ainda está se desenvolvendo rapidamente. As bases de dados que usamos para coincidir com as sequências desconhecidas recuperadas do mar devem ser enriquecidas com novas referências de DNA de muitas espécies existentes - cada estudo de eDNA multi-espécies detectou grandes quantidades de sequências que não puderam ser comparadas com nenhuma referência. Uma proporção significativa deles pertence a organismos que ainda serão descritos pelos cientistas.
As “sondas de DNA” atualmente disponíveis terão que se tornar mais longas, já que sequências curtas podem às vezes falhar em distinguir espécies intimamente relacionadas. Por exemplo, o tubarão blacktip compartilhou algumas seqüências idênticas com o tubarão-cinza ao longo do trecho de DNA usado em nosso estudo. No entanto, todas as indicações iniciais sugerem que essa abordagem pode nos levar um pouco mais perto de entender e gerenciar melhor o maior ecossistema da Terra.
Este artigo foi originalmente publicado no The Conversation.
Stefano Mariani, presidente da Conservation Genetics, Universidade de Salford
Judith Bakker, pesquisadora, Meio Ambiente e Ciências da Vida, University of Salford
