CHAMPAIGN, IL — Nowe podejście do gromadzenia DNA umożliwia naukowcom pozyskiwanie informacji genetycznych od dzikich zwierząt bez niepokojenia zwierząt i narażania ich własnego bezpieczeństwa. Protokół, przetestowany na odchodach słoni, dostarczył wystarczającej ilości DNA do sekwencjonowania całych genomów nie tylko słoni, ale także związanych z nimi drobnoustrojów, roślin, pasożytów i innych organizmów – za ułamek kosztów obecnych metod.

Naukowcy informują o swoich odkryciach w dzienniku Granice w genetyce.

„Połączyliśmy istniejące metodologie w taki sposób, że jesteśmy teraz w stanie wykorzystywać nieinwazyjne próbki do generowania danych w skali genomu” – powiedziała Alida de Flamingh, doktor habilitowany na University of Illinois (U of I) Urbana-Champaign, która kierowała badaniem. pracować z profesorem nauk o zwierzętach z U of I, Alfredem Roca. „To pozwala nam oceniać populacje dzikich zwierząt bez konieczności rzucania, chwytania lub unieruchamiania zwierząt”.

Zbieranie DNA z odchodów słoni nie jest niczym nowym, powiedział Roca.

„Próbki odchodów słoni były używane od dziesięcioleci do badania genetyki słoni” – powiedział. „Opiera się to jednak na bardzo kłopotliwych metodach, często z udziałem chemikaliów, które w niektórych przypadkach mogą być niebezpieczne. Kolekcje są nieporęczne, trudno je wysłać i trzeba je przechowywać w lodówce, co sprawia, że ​​cały proces jest bardzo kosztowny”.

De Flamingh przetestował stosunkowo niedrogą alternatywę: użycie kart do zbierania danych wielkości pocztówki, które zostały poddane obróbce, aby zapobiec degradacji próbek. Wcześniejsze badania wykazały, że po rozsmarowaniu próbek na kartach można je przechowywać przez wiele miesięcy bez chłodzenia.

Inspiracją do badania była praca de Flamingha z profesorem antropologii U of I i współautorem badań Ripanem Malhi, którego laboratorium koncentruje się na starożytnym DNA.

„Starożytne DNA może być problematyczne, ponieważ próbki ulegają degradacji i mogą dawać bardzo niskie poziomy DNA gatunków docelowych” – powiedział de Flamingh. Uzyskanie danych genomowych z łajna może być podobnie trudne, przy niższych stężeniach DNA słoni niż te dostępne z próbek krwi. „Pomyślałem, że brzmi to jak doskonała okazja do sprawdzenia, czy te same metodologie można zastosować do nieinwazyjnych próbek w celu wygenerowania tego samego rodzaju danych”.

Zespół najpierw zebrał próbki od słoni w ogrodach zoologicznych w eksperymentach zaprojektowanych w celu określenia, jak długo po wypróżnieniu łajno dostarczy żywych danych genomowych. Zoo i ogrody w Jacksonville na Florydzie oraz ogrody zoologiczne w Dallas pozwoliły zespołowi zebrać próbki od ich afrykańskich słoni sawannowych. Naukowcy pobrali próbki natychmiast po wypróżnieniu oraz 24, 48 i 72 godziny później.

Ich testy wykazały, że nawet trzydniowe odchody dostarczyły wystarczającej ilości DNA do badań genomicznych słoni.

Następnie naukowcy przetestowali swoje podejście na próbkach pobranych od dzikich afrykańskich słoni sawannowych. Współpracownik i współautor badania Rudi van Aarde, emerytowany profesor zoologii i entomologii na Uniwersytecie w Pretorii w RPA, wraz z kolegami wykorzystał karty do zebrania próbek odchodów słoni po zidentyfikowaniu geograficznie i ekologicznie zróżnicowanego zestawu dzikich obszarów na południu Afryka.

Przeprowadzając dane sekwencyjne uzyskane z kart przez genomowe bazy danych, zespół znalazł skarbnicę informacji w łajnie.

„Byłem zaskoczony” – powiedział Roca. „Myślałem, że z kart uzyskamy trochę DNA słonia, ale myślałem o około dwóch procentach. Jednak średnio ponad 12 procent DNA przypisywano słoniowi”.

Osiągnięto to bez stosowania metod laboratoryjnych, które celują tylko w DNA słonia, co jest kosztowną i czasochłonną procedurą – stwierdzili naukowcy. W rezultacie każda próbka dostarczyła ogromnej ilości danych na temat słonia, składu mikrobiologicznego jego jelit, jego siedliska i diety. Naukowcy wykryli nawet DNA motyli i innych stawonogów, które wchodzą w interakcje z odchodami po ich złożeniu.

„Naprawdę warto mieć pojęcie o wszystkim, co tam jest, ponieważ teraz możesz zacząć zadawać pytania nie tylko na temat genomów słoni, ale także na temat ich zdrowia, diety oraz obecności patogenów lub pasożytów” – powiedział de Flamingh. .

Jeśli chodzi o genomy słoni, wyniki są porównywalne z wynikami uzyskanymi z próbek krwi, powiedział Roca.

„Możesz zbadać łączność różnych populacji słoni, poziom różnorodności genetycznej, poziom chowu wsobnego i pokrewieństwo między słoniami” – powiedział. „I powiedziałbym, że istnieje wiele powodów, dla których nie chcesz pobierać próbek krwi od dzikich słoni”.

„Można zrobić to, co można zrobić z krwią, ale wykracza to poza to” – powiedział de Flamingh. „Możesz teraz przeprowadzać analizy, których wcześniej nie mogłeś wykonywać z DNA krwi, które dostarczają jedynie informacji o genomie słonia”.

De Flamingh jest badaczem ze stopniem doktora, a Malhi i Roca są profesorami w Carl R. Woese Institute for Genomic Biology na U I.

Badania zostały wsparte przez International Fund for Animal Welfare, Conservation Ecology Research Unit Uniwersytetu w Pretorii oraz US Fish and Wildlife Service African Elephant Conservation Fund.

– Niniejsza informacja prasowa została pierwotnie opublikowana na stronie internetowej Uniwersytetu Illinois w Urbana-Champaign