18 Νοεμβρίου 2020
Περιβαλλοντικό DNA: μια νέα εποχή για την παρακολούθηση της θαλάσσιας βιοποικιλότητας;
Μια πρόσφατη επιστημονική δημοσίευση, που δημοσιεύθηκε τον Νοέμβριο του 2020 στο διεθνές περιοδικό Environmental DNA, συγκρίνει δύο τεχνικές που χρησιμοποιούνται για την αξιολόγηση της θαλάσσιας βιοποικιλότητας: την κλασική οπτική απογραφή κατά την κατάδυση και τη μελέτη του περιβαλλοντικού DNA, μια αναδυόμενη τεχνική στον τομέα αυτό.
Η μελέτη, που υποστηρίζεται από την Explorations de Monaco, επικεντρώνεται στην καταμέτρηση του αριθμού των ειδών ψαριών τροπικών κοραλλιογενών υφάλων και πραγματοποιήθηκε σε δύο θαλάσσιες περιοχές της Κολομβίας.
Τα αποτελέσματα αποτελούν μέρος ενός εκτεταμένου διεθνούς ερευνητικού προγράμματος: του προγράμματος Megafaune, το οποίο ξεκίνησε από ερευνητές της Κοινής Ερευνητικής Μονάδας MARBEC (MARine Biodiversity, Exploitation and Conservation) και έχει ως στόχο την εξαντλητική καταγραφή της θαλάσσιας βιοποικιλότητας σε πολυάριθμες τοποθεσίες σε όλο τον κόσμο.
Πρόκειται για έρευνα για την οποία υπάρχει ακόμη τεράστια ανάγκη για γνώση, δεδομένων των άγνωστων παραγόντων και των σημερινών περιβαλλοντικών προκλήσεων όσον αφορά τη βιώσιμη ανάπτυξη και τη διαχείριση των θαλασσών και των ωκεανών.
Μια διεπιστημονική ομάδα
Οι συγγραφείς αυτής της δημοσίευσης προέρχονται από διαφορετικά υπόβαθρα, όπως ο Andrea Polanco, ερευνητής στο Ινστιτούτο Θαλάσσιων και Παράκτιων Ερευνών, INVEMAR, στην Κολομβία, η Virginie Marques, διδακτορική φοιτήτρια στο Πανεπιστήμιο του Μονπελιέ, και ο Loic Pellissier, καθηγητής Οικολογίας στο ETH στη Ζυρίχη της Ελβετίας, Stéphanie Manel, διευθύντρια σπουδών στην École Pratique des Hautes Études στην ερευνητική μονάδα CEFE με έδρα το Μονπελιέ της Γαλλίας- Camille Albouy, ερευνήτρια στο IFREMER Centre Atlantique (Νάντη)- Tony Dejean, διευθυντής της εταιρείας SPYGEN στο Aix-les-Bains- Régis Hocdé από το Institut de Recherche pour le Développement και David Mouillot, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Μονπελιέ, αμφότεροι με έδρα την ερευνητική μονάδα MARBEC.
Αποδεικνύουν ότι η τεχνική του περιβαλλοντικού DNA είναι ένα επαναστατικό εργαλείο για την εξαντλητική και ταχεία απογραφή των ψαριών που υπάρχουν σε ένα τόσο πολύπλοκο σύστημα όπως ένας κοραλλιογενής ύφαλος.
Η μελέτη τους επικεντρώθηκε σε δύο υφάλους στην κολομβιανή ακτή του Ατλαντικού: την Providencia και τον κόλπο Gayraca.
Οι οπτικές έρευνες διεξάγονται τακτικά από το 1999 και περιβαλλοντικά δείγματα DNA ελήφθησαν κατά τη διάρκεια δύο αποστολών της Monaco Explorations το 2018.
Χάρη σε αυτή την τεχνική, φιλτράροντας το νερό, αναγνωρίστηκαν περισσότερα από εκατό διαφορετικά είδη ψαριών χωρίς καμία ενόχληση.
Τα αποτελέσματα αυτά αποτελούν απόδειξη ενός υψηλού επιπέδου βιοποικιλότητας που σπάνια καταγράφεται με καταδύσεις ή με κάμερες.
Επιτρέπουν στους διαχειριστές των δύο αυτών περιοχών να ενθαρρύνουν τις δημόσιες αρχές να προστατεύσουν αυτές τις πλούσιες περιοχές, που εξακολουθούν να σφύζουν από ζωή και οι οποίες πρέπει να παρακολουθούνται διαχρονικά ενόψει της παγκόσμιας αλλαγής.
Ωστόσο, η εργασία αυτή αναδεικνύει τους περιορισμούς αυτής της μεθόδου απογραφής και την ανάγκη να συνεχίσουμε να προσθέτουμε στις βάσεις γενετικών δεδομένων αναφοράς, ώστε να μπορούμε να αποδίδουμε με μεγαλύτερη ακρίβεια τα είδη σε όλα τα θραύσματα DNA που συλλέγονται με διήθηση.
Περισσότερες πληροφορίες
Ένας ωκεανός που απειλείται από την παγκόσμια αλλαγή
Η βιοποικιλότητα των ωκεανών απειλείται.
Υπό την πίεση πολλών ανθρωπογενών ρύπων, όπως τα πλαστικά απόβλητα και τα βιομηχανικά λύματα, ο υποθαλάσσιος κόσμος υπόκειται επίσης στην υπερεκμετάλλευση των πόρων από την αλιεία και τις γεωτρήσεις βαθέων υδάτων για πετρέλαιο.
Όλοι αυτοί οι παράγοντες υπονομεύουν ένα πολύπλοκο οικοσύστημα στο οποίο η ποικιλομορφία των ειδών μειώνεται δραστικά.
Αυτή η κατάρρευση θέτει σε κίνδυνο ένα ολόκληρο φάσμα ζωής από το οποίο εξαρτάται η ανθρώπινη φυλή.
Διάφορες ομάδες επιστημόνων που ειδικεύονται στη θαλάσσια βιολογία εργάζονται ειδικότερα για την εξαντλητική, μη καταστροφική και αξιόπιστη καταγραφή αυτής της βιοποικιλότητας, προκειμένου να τη μελετήσουν όσο υπάρχει ακόμη χρόνος.
Με τον τρόπο αυτό, μας προειδοποιούν για την κατάσταση της υγείας ενός περιβάλλοντος που θεωρούν ότι βρίσκεται σε σοβαρή παρακμή.
Ο στόχος, πέρα από την έρευνα, είναι να προσφέρουν τροφή για σκέψη στην εξεύρεση λύσεων διατήρησης που να είναι συμβατές με τη βιώσιμη διαχείριση και ανάπτυξη.
Κοραλλιογενείς ύφαλοι: σημεία βιοποικιλότητας που είναι δύσκολο να μελετηθούν
Οι κοραλλιογενείς ύφαλοι, ηλικίας εκατομμυρίων ετών, είναι από τα πιο ποικιλόμορφα θαλάσσια οικοσυστήματα του πλανήτη και από τα πιο απειλούμενα, γι’ αυτό και πρέπει να εξερευνώνται και να παρακολουθούνται.
Λόγω της δομικής πολυπλοκότητάς τους, φιλοξενούν ένα πολύ ευρύ φάσμα ειδών, από μικρά νεροχελώνια μέχρι μεγάλα μεταναστευτικά είδη, όπως τα σαλάχια μάντα και οι καρχαρίες.
Λόγω αυτής της μεγάλης ποικιλίας, η ζωή που υπάρχει στους κοραλλιογενείς υφάλους ήταν πάντα πολύ δύσκολο να καταγραφεί με τις παραδοσιακές μεθόδους.
Συνήθως, η πιο ευρέως χρησιμοποιούμενη τεχνική είναι η υποβρύχια οπτική απογραφή (UVC), κατά την οποία επιστημονικοί δύτες πραγματοποιούν καταδυτικές καταμετρήσεις ακολουθώντας ένα πολύ ακριβές πρωτόκολλο μελέτης, περιορισμένο σε χώρο και χρόνο.
Περιβαλλοντικό DNA: μια νέα εποχή στην απογραφή
Τα τελευταία δέκα περίπου χρόνια, τα είδη μπορούν να αναγνωριστούν με μια καινοτόμο τεχνική: τη μελέτη του περιβαλλοντικού DNA.
Η μέθοδος αυτή βασίζεται στο γεγονός ότι όλα τα έμβια όντα αφήνουν ίχνη DNA στο περιβάλλον τους, μέσω των περιττωμάτων, του αίματος ή της απώλειας δέρματος, για παράδειγμα.
Για τη μελέτη του θαλάσσιου κόσμου, είναι επομένως δυνατόν να λαμβάνονται δείγματα νερού σε οποιοδήποτε βάθος, να φιλτράρονται και να απομονώνεται το DNA που υπάρχει με τεχνικές μοριακής βιολογίας.
Για να μπορέσουν να προχωρήσουν στην ταξινομική ταυτοποίηση, οι επιστήμονες συγκρίνουν τις αλληλουχίες DNA που βρέθηκαν με αλληλουχίες που είναι ήδη γνωστές και αναφέρονται ανά είδος σε κοινές βάσεις δεδομένων.
Ενθαρρυντικά αποτελέσματα
Με βάση αυτή τη μελέτη που διεξήχθη στα ύδατα της Κολομβίας, οι ερευνητές μπόρεσαν να συγκρίνουν τα αποτελέσματα των οπτικών απογραφών πολλών ετών (μεταξύ 1999 και 2017) με τα αποτελέσματα της μελέτης του περιβαλλοντικού DNA από δείγματα νερού που ελήφθησαν στις ίδιες περιοχές το 2018.
Συνολικά 113 είδη καταμετρήθηκαν στην Providencia με τη χρήση της οπτικής τεχνικής και το 31% αυτών των ειδών βρέθηκαν με τη χρήση περιβαλλοντικού DNA.
Στην Gayraca, 57 είδη καταμετρήθηκαν οπτικά και το 28% βρέθηκε με τη μέθοδο του DNA.
Από την άλλη πλευρά, και στις δύο τοποθεσίες, η ανάλυση περιβαλλοντικού DNA οδήγησε στον εντοπισμό νέων ειδών που δεν είχαν εντοπιστεί με οπτικές τεχνικές, 72 στην Providencia και 85 στην Gayraca.
Επέκταση της βάσης δεδομένων αναφοράς: μια αναγκαιότητα για το μέλλον του περιβαλλοντικού DNA
Η περιβαλλοντική τεχνική DNA χρησιμοποιείται εδώ και περίπου δέκα χρόνια, αλλά για να αξιοποιήσει πλήρως τις δυνατότητές της, πρέπει να ολοκληρωθεί η βάση δεδομένων που χρησιμοποιείται για τη γενετική αναφορά των ειδών.
Πράγματι, μόνο με τη λήψη ενός βιολογικού δείγματος, όπως ένα μικρό κομμάτι πτερυγίου, είναι δυνατή η αλληλουχία του συγκεκριμένου DNA ενός ατόμου και έτσι στη συνέχεια η ανίχνευσή του στο νερό.
Επί του παρόντος, μόνο το 16% των ειδών ψαριών έχει αναφερθεί, γεγονός που εξηγεί σε μεγάλο βαθμό τις διαφορές μεταξύ της οπτικής απογραφής και της μελέτης DNA.
Απομένει να γίνει ένας τεράστιος όγκος εργασιών συλλογής δεδομένων και αλληλούχισης.
Εκτός από τις ομάδες επιστημόνων, είναι απολύτως δυνατό να κινητοποιηθούν διάφορες κοινότητες, όπως οι αλιείς και το διεθνές δίκτυο ενυδρείων, για να πραγματοποιήσουν αυτή τη δειγματοληψία.
Providencia και κόλπος Gayraca: ελάχιστα γνωστές περιοχές που χρήζουν προστασίας
Η νήσος Providencia βρίσκεται στη νοτιοδυτική Καραϊβική Θάλασσα, στα ανοικτά των ακτών της Κολομβίας, και αποτελεί μέρος του Παγκόσμιου Δικτύου Αποθεμάτων Βιόσφαιρας της UNESCO (Αποθεματικό Βιόσφαιρας Seaflower).
Ηφαιστειακής προέλευσης, ένας μεγάλος κοραλλιογενής ύφαλος περιβάλλει το νησί, προστατεύοντάς το από τις ιδιοτροπίες του κλίματος.
Ο κόλπος Gayraca βρίσκεται στο Εθνικό Πάρκο Tayrona κατά μήκος της Sierra Nevada de Santa Marta.
Η ακτογραμμή αποτελείται από διαφορετικούς τύπους βράχων, σχηματίζοντας όρμους και νησίδες.
Οι κοραλλιογενείς ύφαλοι κατανέμονται κατά μήκος της ακτής σε ένα εξαιρετικά ποικιλόμορφο περιβάλλον, με βάλτους μαγκρόβια και λιβάδια ποσειδωνίας.
Δίπλα σε σχετικά γνωστές και προστατευόμενες χερσαίες περιοχές, ο βυθός της νήσου Providencia και του κόλπου Gayraca έχει πλέον αναγνωριστεί ως σημαντικός από άποψη βιοποικιλότητας, γεγονός που δικαιολογεί τη λεπτομερέστερη μελέτη του για την προσαρμογή των μέτρων προστασίας.
