ADN de insecte în ceai? Cercetătorii au găsit urme de la peste o mie de specii!
Rămășițele minuscule păstrate printre frunzele uscate și ADN-ul identificat ar putea ajuta oamenii de știință să urmărească dăunătorii și să monitorizeze scăderea populației.
Dacă frunzele din pliculețe de ceai și-ar putea spune poveștile, ar picta o imagine a o mie de interacțiuni trecătoare. Albinele au aterizat pe ele în timp ce polenizau flori. Omizile le mestecau și construiau coconi lângă ele. Păianjenii le-au înconjurat de pânze.
Dar multe dintre relațiile dintre plante și animale rămân nedocumentate. Catalogarea fiecărui animal care se hrănește cu sau polenizează o anumită plantă poate necesita o cantitate enormă de timp și efort. „Există interacțiuni foarte, foarte specifice și interacțiuni foarte criptice despre care știm foarte puțin, deoarece nimeni nu a depus efortul de a studia asta înainte”, spune Henrik Krehenwinkel, genetician la Universitatea din Trier.
Dar Krehenwinkel a condus o echipă de oameni de știință care a descoperit o nouă modalitate de a descoperi unele dintre aceste interacțiuni existente între plante și animale. Ei au cumpărat ceaiuri și ierburi de la un magazin alimentar și au testat frunzele uscate și ambalate pentru rămășițe minuscule de ADN, o metodă numită analiză ADN-ului de mediu sau eDNA. În studiul lor recent, publicat în Biology Letters, echipa a găsit urme ale a peste 1200 de specii diferite de artropode din analiza lor a doar patru plante: mușețel, mentă, ceai și pătrunjel, indică Smmithsonian Magazine.
Povești ale unei lumi minuscule
Cercetătorii au ales ceaiuri și ierburi pentru studiul lor eDNA, deoarece produsele comerciale făcute din acestea includ frunze care au fost zdrobite și uscate. „Într-o probă precum cafeaua, care este foarte procesată, probabil că ai foarte puțin ADN rămas”, spune Krehenwinkel, „deci am încercat lucruri cât mai naturale posibil.”
Oamenii de știință au cercetat rafturile magazinelor locale pentru ierburi și ceaiuri provenite de pe patru continente. Au cumpărat mai multe versiuni ale aceluiași produs, dar de la mărci diferite pentru a se asigura că fiecare ceai are o gamă de origini reprezentate, ceea ce ar maximiza numărul de artropode pe care le-ar putea găsi. „Practic, m-am dus la câteva magazine alimentare și am cumpărat o grămadă de tipuri diferite de ceai pe care le aveau”, spune Krehenwinkel. „Trebuie să fi crezut că sunt un băutor destul de mare de ceai.”
Echipa a trebuit să dezvolte metode de extragere și amplificare a ADN-ului artropodelor din tot materialul vegetal. Marea majoritate a ADN-ului din frunzele de ceai provine din însăși planta de ceai. „Probabil 99,999% din ADN-ul pe care îl extragem este ADN de plante și doar o mică parte, care a mai rămas, este ADN-ul insectelor”, explică Krehenwinkel, „care, desigur, este bun pentru băutorii de ceai, pentru că vor să bea ceaiul și nu insectele.”
Analiza ceaiului
Cercetătorii și-au dat seama cum să izoleze ADN-ul artropodelor prin găsirea unei secvențe cheie care diferă între artropode și plante. Echipa a descoperit, în medie, peste două sute de tipuri diferite de artropode din fiecare probă de ceai. Nu toate aceste animale au putut fi corelate cu specii cunoscute, evidențiind necesitatea unor cercetări suplimentare asupra grupurilor mai obscure și mai puțin studiate.
Dar cele care au fost identificate se potriveau în general cu distribuțiile cunoscute atât ale plantelor, cât și ale artropodelor. De exemplu, ceaiul de mentă conținea ADN de la insecte găsite în regiunea de nord-vest a Pacificului, în care se cultivă mentă, în timp ce ceaiul verde conținea ADN de la insecte originare din Asia de Est.
Capacitatea de a analiza eDNA din ceaiuri comerciale ar putea facilita colectarea de date despre insecte din întreaga lume. Potrivit Eva Egelyng Sigsgaard, un ecologist molecular la Universitatea Aarhus care nu a fost implicat în acest studiu, o problemă comună în multe studii eDNA este volumul limitat de probe care pot fi obținute de o echipă mică de cercetători. Utilizarea ceaiurilor și ierburilor produse comercial eludează această problemă, profitând de infrastructura existentă pentru recoltarea, uscarea și transportul materialului vegetal. „Ați putea spune chiar că eșantionarea a fost făcută într-o anumită măsură, fără să vrea, de către aceste companii care au produs acele produse”, spune Sigsgaard.
Analiza ADN-ului artropodelor din frunzele de ceai
Analiza ADN-ului artropodelor din frunzele de ceai sau din alte materiale vegetale uscate ar putea ajuta oamenii de știință să urmărească răspândirea insectelor care sunt considerate dăunători. Insectele sunt adesea transportate din greșeală pe tot globul, printr-o plimbare cu nave de marfă, plante în ghivece sau lemn de foc. Deși majoritatea nu vor supraviețui călătoriei, unele specii se mută cu succes și continuă să facă ravagii în păduri sau culturi. Capacitatea de a detecta speciile dăunătoare imediat după ce apar într-o zonă nouă ar putea ajuta la demararea procesului de gestionare înainte ca populațiile dăunătorilor să crească vertiginos.
Alte plante uscate ar putea fi, de asemenea, analizate folosind aceleași metode eDNA din acest studiu. Krehenwinkel este interesat în special de extragerea eADN-ului de artropode din plante uscate care au fost colectate cu zeci de ani în urmă și depozitate cu grijă în colecțiile muzeului. Aceste rezultate eDNA pot fi apoi comparate cu cele ale plantelor moderne din aceleași locații pentru a vedea ce specii de artropode au apărut și au dispărut.
Așa cum își imaginează Krehenwinkel, aceste comparații dintre eșantioane de plante vechi și noi vor oferi o modalitate de a „călători înapoi în timp și de a înțelege cum s-au schimbat comunitățile”. Această lentilă istorică ar putea fi utilă pentru eforturile de conservare a insectelor, în special în lumina declinului speciilor de insecte. În timp ce oamenii de știință știu că multe insecte sunt în pericol din cauza amenințărilor precum schimbările climatice și degradarea habitatului, le este dificil să cuantifice amploarea acestor pierderi.
Perspective viitoare de cercetare
Julie Lockwood, un ecologist la Universitatea Rutgers subliniază că aceste comparații dintre eADN din materie vegetală veche și nouă ar putea ajuta, de asemenea, oamenii de știință să descopere când o specie de insecte a fost introdusă pentru prima dată, intenționat sau nu, într-o zonă nouă. „Întrebarea este când a apărut această specie pentru prima dată?” ea explică: „Nu știm. Primim primele înregistrări: prima dată când cineva le-a văzut. Dar asta se poate întâmpla la zeci de ani de când au sosit prima dată.”
Echipa lui Krehenwinkel dorește, de asemenea, să-și folosească metodele pentru a-i face pe copii interesați de ecologie și conservare, oferind o modalitate practică de a contribui la cercetarea în curs. În timp ce analiza moleculară reală necesită echipamente scumpe de înaltă tehnologie, colectarea și uscarea plantelor este ușor de făcut acasă. Krehenwinkel explică că doar cu un plic, copiii pot colecta și usca rapid plantele pentru a le utiliza în viitoarele cercetări eDNA.
„Dă-i doar un mic kit de colectare a plantelor unui copil, iar apoi ei pot colecta flori și, practic, putem procesa acele flori și să reconstruim acele interacțiuni”, spune Krehenwinkel. El adaugă că speră că „cu aceste proiecte științifice comunitare, vom putea aduce informații la scară largă despre interacțiunile plante-insecte”.
Vă mai recomandăm și:
Oscarurile ecologiei: 5 premii “verzi” isi asteapta castigatorii
Evoluția ar putea fi predictibilă, arată un studiu realizat pe plante
Unii dintre primii pești care au pășit pe uscat s-au întors înapoi în apă, arată fosilele