DNA Lingkungan Ada Dimana-mana. Para Ilmuwan Mengumpulkan Semuanya.

Diterbitkan Ulang Oleh Plato

Followers: 0

Di akhir Tahun 1980-an, di fasilitas penelitian federal di Pensacola, Florida, Tamar Barkay menggunakan lumpur dengan cara yang terbukti revolusioner dengan cara yang tidak pernah dia bayangkan pada saat itu: sebuah versi kasar dari teknik yang kini mengguncang banyak bidang ilmiah. Barkay telah mengumpulkan beberapa sampel lumpur—satu dari reservoir di daratan, satu lagi dari rawa air payau, dan sepertiga dari rawa air asin dataran rendah. Dia memasukkan sampel sedimen ini ke dalam botol kaca di laboratorium, dan kemudian menambahkan merkuri, sehingga menghasilkan lumpur beracun.

Saat itu, Barkay bekerja di Badan Perlindungan Lingkungan dan dia ingin mengetahui bagaimana mikroorganisme dalam lumpur berinteraksi dengan merkuri, suatu polutan industri, sehingga memerlukan pemahaman tentang semua organisme di lingkungan tertentu—bukan hanya sebagian kecil yang dapat berhasil ditumbuhkan dalam cawan petri di laboratorium. Namun pertanyaan mendasarnya begitu mendasar sehingga tetap menjadi salah satu pertanyaan mendasar yang mendorong biologi. Seperti yang diungkapkan Barkay, yang kini sudah pensiun, dalam wawancara baru-baru ini dari Boulder, Colorado: “Siapa di sana?” Dan, yang sama pentingnya, dia menambahkan: “Apa yang mereka lakukan di sana?”

Pertanyaan-pertanyaan seperti itu masih relevan saat ini, ditanyakan oleh para ahli ekologi, pejabat kesehatan masyarakat, ahli biologi konservasi, praktisi forensik, dan mereka yang mempelajari evolusi dan lingkungan kuno—dan pertanyaan-pertanyaan tersebut mendorong para ahli epidemiologi dan biologi ke berbagai penjuru dunia.

The 1987 kertas Barkay dan rekan-rekannya mempublikasikan di Jurnal Metode Mikrobiologi menguraikan sebuah metode-"Ekstraksi DNA Lingkungan Langsung"—yang memungkinkan para peneliti melakukan sensus. Itu adalah alat yang praktis, meskipun agak berantakan, untuk mendeteksi siapa yang ada di luar sana. Barkay menggunakannya selama sisa karirnya.

Saat ini, penelitian tersebut disebut-sebut sebagai gambaran awal tentang eDNA, atau DNA lingkungan, sebuah cara yang relatif murah, tersebar luas, dan berpotensi terotomatisasi untuk mengamati keanekaragaman dan distribusi kehidupan. Tidak seperti teknik-teknik sebelumnya, yang dapat mengidentifikasi DNA dari, katakanlah, satu organisme, metode ini juga mengumpulkan materi genetik lain yang mengelilinginya. Dalam beberapa tahun terakhir, bidang ini telah berkembang secara signifikan. “Ia mempunyai jurnalnya sendiri,” kata Eske Willerslev, ahli genetika evolusioner di Universitas Kopenhagen. “Mereka mempunyai masyarakatnya sendiri, masyarakat ilmiah. Ini telah menjadi bidang yang mapan.”

“Kita semua lemah, bukan? Ada serpihan-serpihan sel yang terkelupas sepanjang waktu.”

eDNA berfungsi sebagai alat pengawasan, menawarkan kepada para peneliti cara untuk mendeteksi hal-hal yang tampaknya tidak terdeteksi. Dengan mengambil sampel eDNA, atau campuran materi genetik—yaitu, fragmen DNA, cetak biru kehidupan—di dalam air, tanah, inti es, kapas, atau hampir di lingkungan mana pun, bahkan di udara tipis, penelusuran kini dapat dilakukan. organisme tertentu atau mengumpulkan gambaran semua organisme di tempat tertentu. Alih-alih memasang kamera untuk melihat siapa yang melintasi pantai pada malam hari, eDNA mengambil informasi tersebut dari jejak kaki di pasir. “Kita semua lemah, kan?” kata Robert Hanner, ahli biologi di Universitas Guelph di Kanada. “Ada serpihan-serpihan sel yang terkelupas sepanjang waktu.”

Sebagai metode untuk mengonfirmasi keberadaan sesuatu, eDNA bukanlah metode yang anti-gagal. Misalnya, organisme yang terdeteksi di eDNA mungkin tidak benar-benar hidup di lokasi pengambilan sampel; Hanner mencontohkan seekor burung yang lewat, seekor bangau, yang memakan salamander dan kemudian mengeluarkan sebagian DNA-nya, yang mungkin menjadi salah satu alasan mengapa sinyal amfibi tersebut ada di beberapa wilayah di mana mereka belum pernah ditemukan secara fisik.

Namun, eDNA memiliki kemampuan untuk membantu mengungkap jejak genetik, yang beberapa di antaranya hilang di lingkungan, sehingga menawarkan cara yang menarik—dan mungkin mengerikan—untuk mengumpulkan informasi tentang organisme, termasuk manusia, saat mereka menjalankan aktivitas sehari-hari.

...

Konseptual Dasar eDNA—diucapkan EE-DEE-EN-AY, bukan ED-NUH—sudah ada sejak seratus tahun yang lalu, sebelum munculnya apa yang disebut biologi molekuler, dan hal ini sering dikaitkan dengan Edmond Locard, seorang kriminolog Prancis yang bekerja pada masa awal abad ke-20. Dalam serangkaian dokumen diterbitkan pada tahun 1929, Locard mengusulkan sebuah prinsip: Setiap kontak meninggalkan jejak. Intinya, eDNA membawa prinsip Locard ke abad ke-21.

Selama beberapa dekade pertama, bidang yang menjadi eDNA—termasuk karya Barkay pada tahun 1980an—sebagian besar berfokus pada kehidupan mikroba. Melihat kembali evolusinya, eDNA tampak lambat dalam keluar dari lumpur.

Baru pada tahun 2003 metode ini muncul ekosistem yang hilang. Dipimpin oleh Willerslev, penelitian pada tahun 2003 mengambil DNA purba dari kurang dari satu sendok teh sedimen, untuk pertama kalinya menunjukkan kelayakan mendeteksi organisme yang lebih besar dengan teknik ini, termasuk tumbuhan dan mamut berbulu. Dalam penelitian yang sama, sedimen yang dikumpulkan di gua Selandia Baru (yang belum dibekukan) mengungkap adanya burung yang punah: moa. Apa yang mungkin paling luar biasa adalah bahwa penerapan untuk mempelajari DNA purba ini berasal dari sejumlah besar kotoran yang dijatuhkan ke tanah ratusan ribu tahun yang lalu.

Willerslev pertama kali mengemukakan ide tersebut beberapa tahun sebelumnya ketika memikirkan tumpukan kotoran yang lebih baru: Di antara gelar masternya dan Ph.D. di Kopenhagen, dia mendapati dirinya berada dalam kesulitan, berjuang untuk mendapatkan tulang, sisa kerangka, atau spesimen fisik lainnya untuk dipelajari. Namun pada suatu musim gugur, dia menatap ke luar jendela ke arah “seekor anjing yang buang air di jalan,” kenangnya. Adegan itu mendorongnya untuk berpikir tentang DNA dalam tinja, dan bagaimana DNA itu tersapu oleh hujan, tanpa meninggalkan jejak yang terlihat. Namun Willerslev bertanya-tanya, “'Mungkinkah DNA tersebut dapat bertahan?' Itulah yang kemudian saya siapkan untuk mencoba mencari tahu.”

Makalah ini menunjukkan kegigihan DNA yang luar biasa, yang katanya, bertahan di lingkungan lebih lama dari perkiraan sebelumnya. Willerslev telah menganalisis eDNA di tundra beku di Greenland modern, sejak 2 juta tahun yang lalu, dan dia sedang mengerjakan sampel dari Angkor Wat, kompleks kuil besar di Kamboja yang diyakini dibangun pada abad ke-12. “Ini seharusnya menjadi pelestarian DNA terburuk yang dapat Anda bayangkan,” katanya. Maksudku, cuacanya panas dan lembap.

Tapi, katanya, “kita bisa mengeluarkan DNA.”

eDNA memiliki kemampuan untuk membantu mengungkap jejak genetik, menawarkan cara yang mendebarkan—dan mungkin mengerikan—untuk mengumpulkan informasi tentang organisme saat mereka menjalankan aktivitas sehari-hari.

Willerslev kini bukanlah satu-satunya pihak yang melihat adanya alat potensial dengan penerapan yang tampaknya tidak terbatas—terutama saat ini seiring dengan kemajuan yang memungkinkan para peneliti mengurutkan dan menganalisis informasi genetik dalam jumlah yang lebih besar. “Ini adalah jendela yang terbuka untuk banyak hal,” katanya, “dan saya yakin, ada lebih banyak hal daripada yang dapat saya pikirkan.” Bukan hanya mamut purba? eDNA dapat mengungkap organisme masa kini yang bersembunyi di tengah-tengah kita.

Para ilmuwan menggunakan eDNA untuk melacak makhluk dari segala bentuk dan ukuran, baik itu spesies tunggal, seperti potongan kecil ganggang invasif, belut di Loch Ness, atau tahi lalat tak terlihat yang tinggal di pasir yang belum pernah terlihat selama hampir 90 tahun; para peneliti mengambil sampel seluruh komunitas, misalnya, dengan melihat eDNA yang ditemukan pada bunga liar atau eDNA yang tertiup angin sebagai representasi dari semua burung dan lebah yang berkunjung serta hewan penyerbuk lainnya.

...

Berikutnya lompatan evolusioner dalam sejarah eDNA terbentuk melalui pencarian organisme yang saat ini hidup di lingkungan perairan bumi. Pada tahun 2008, a judulnya muncul: “Air menyimpan memori DNA spesies tersembunyi.” Hal ini tidak datang dari tabloid supermarket, namun dari publikasi perdagangan terkemuka Chemistry World, yang menggambarkan karya peneliti Perancis Pierre Taberlet dan rekan-rekannya. Kelompok tersebut mencari katak coklat dan hijau, yang beratnya bisa lebih dari 2 pon dan, karena mereka memotong segala sesuatu yang menghalangi jalannya, dianggap sebagai spesies invasif di Eropa Barat. Menemukan katak banteng biasanya melibatkan ahli herpetologi terampil yang memindai garis pantai dengan teropong yang kemudian kembali setelah matahari terbenam untuk mendengarkan panggilan mereka. Itu kertas 2008 menyarankan cara yang lebih mudah—survei yang memerlukan lebih sedikit personel.

“Anda bisa mendapatkan DNA dari spesies tersebut langsung dari air,” kata Philip Thomsen, ahli biologi di Universitas Aarhus (yang tidak terlibat dalam penelitian ini). “Dan hal ini benar-benar memulai bidang DNA lingkungan.”

Katak sulit dideteksi, dan tentu saja mereka bukanlah satu-satunya spesies yang sulit dideteksi secara tradisional. Thomsen mulai meneliti organisme lain yang terkenal mengacaukan pengukuran: ikan. Menghitung ikan kadang-kadang dikatakan mirip dengan menghitung pohon—hanya saja mereka bebas berkeliaran, di tempat gelap, dan penghitung ikan melakukan penghitungan dengan mata tertutup. DNA lingkungan menutup mata. Satu ulasan dari literatur yang diterbitkan mengenai teknologi ini—walaupun ada beberapa kendala, termasuk deteksi yang tidak sempurna dan tidak tepat atau rincian mengenai kelimpahannya—menemukan bahwa penelitian eDNA pada ikan air tawar dan laut serta amfibi jauh lebih banyak daripada penelitian yang dilakukan di darat, yaitu 7:1.

Pada tahun 2011, Thomsen, yang saat itu meraih gelar Ph.D. kandidat di laboratorium Willerslev, menerbitkan a kertas menunjukkan bahwa metode tersebut dapat mendeteksi langka dan spesies terancam, seperti spesies yang jumlahnya sedikit di Eropa, termasuk amfibi, mamalia seperti berang-berang, krustasea, dan capung. “Kami menunjukkan bahwa hanya segelas air saja sudah cukup untuk mendeteksi organisme ini,” katanya Undark. Jelas sekali: Metode ini mempunyai penerapan langsung dalam biologi konservasi untuk mendeteksi dan memantau spesies.

Pada tahun 2012, jurnal Ekologi Molekuler diterbitkan edisi khusus tentang eDNA, dan Taberlet serta beberapa rekannya menguraikan definisi kerja eDNA sebagai DNA apa pun yang diisolasi dari sampel lingkungan. Metode ini menggambarkan dua pendekatan serupa namun sedikit berbeda: Seseorang dapat menjawab pertanyaan ya atau tidak: Apakah katak (atau apa pun) ada atau tidak? Ia melakukannya dengan memindai kode batang metaforis, rangkaian pendek DNA yang khusus untuk suatu spesies atau famili, yang disebut primer; pemindai checkout adalah teknik umum yang disebut reaksi berantai polimerase waktu nyata kuantitatif, atau qPCR.

Para ilmuwan menggunakan eDNA untuk melacak makhluk dalam segala bentuk dan ukuran, baik itu potongan kecil ganggang invasif, belut di Loch Ness, atau tahi lalat tak terlihat yang tinggal di pasir yang belum pernah terlihat selama hampir 90 tahun.

Pendekatan lain, umumnya dikenal sebagai DNA metabarcoding, pada dasarnya mengeluarkan daftar organisme yang ada dalam sampel tertentu. “Anda bertanya-tanya, ada apa di sini?” kata Thomsen. “Dan kemudian Anda mendapatkan semua hal yang diketahui, tapi Anda juga mendapatkan beberapa kejutan, bukan? Karena ada beberapa spesies yang tidak Anda ketahui sebenarnya ada.”

Yang satu bertujuan untuk menemukan jarum di tumpukan jerami; upaya lain untuk mengungkap keseluruhan tumpukan jerami. eDNA berbeda dari teknik pengambilan sampel tradisional di mana organisme, seperti ikan, ditangkap, dimanipulasi, ditekankan, dan terkadang dibunuh. Data yang diperoleh bersifat objektif; itu terstandarisasi dan tidak memihak.

“eDNA, dengan satu atau lain cara, akan tetap menjadi salah satu metodologi penting dalam ilmu biologi,” kata Mehrdad Hajibabaei, ahli biologi molekuler di Universitas Guelph, yang memelopori pendekatan metabarcoding, dan yang ditelusuri memancing sekitar 9,800 kaki di bawah Laut Labrador. “Setiap hari saya melihat sesuatu muncul yang tidak terpikir oleh saya.”

...

Dalam beberapa tahun terakhir, bidang eDNA telah berkembang. Sensitivitas metode ini memungkinkan peneliti untuk mengambil sampel lingkungan yang sebelumnya di luar jangkauan, misalnya, menangkap eDNA dari udara—sebuah pendekatan yang menyoroti potensi eDNA dan potensi kendalanya. eDNA yang tersebar di udara tampaknya beredar di sabuk debu global, menunjukkan kelimpahan dan keberadaannya di mana-mana, dan dapat disaring dan dianalisis untuk memantau tanaman dan hewan darat. Namun eDNA yang tertiup angin dapat menyebabkan kontaminasi yang tidak disengaja.

Pada tahun 2019, Thomsen, misalnya, menyisakan dua botol air ultra murni di tempat terbuka—satu di padang rumput, dan satu lagi di dekat pelabuhan laut. Setelah beberapa jam, air tersebut mengandung eDNA yang terdeteksi terkait dengan burung dan ikan haring, yang menunjukkan bahwa jejak spesies non-terestrial menetap di dalam sampel; organisme tersebut jelas tidak menghuni botol. “Jadi pasti datangnya dari udara,” kata Thomsen kepada Undark. Hasilnya menunjukkan adanya dua masalah: Pertama, bukti jejak dapat berpindah-pindah, yaitu ketika dua organisme yang bersentuhan kemudian dapat membawa DNA pihak lain, dan hanya karena adanya DNA tertentu tidak berarti bahwa spesies tersebut benar-benar ada. .

Selain itu, tidak ada jaminan bahwa keberadaan eDNA menunjukkan bahwa suatu spesies masih hidup, dan survei lapangan masih diperlukan, katanya, untuk memahami keberhasilan perkembangbiakan suatu spesies, kesehatannya, atau status habitatnya. Sejauh ini, eDNA tidak serta merta menggantikan observasi atau pengumpulan fisik. Dalam penelitian lain, yang dikumpulkan oleh kelompok Thomsen Edna pada bunga untuk mencari burung yang melakukan penyerbukan, lebih dari separuh eDNA yang dilaporkan dalam makalah tersebut berasal dari manusia, kontaminasi yang berpotensi mengaburkan hasil dan mempersulit pendeteksian penyerbuk tersebut.

Demikian pula pada Mei 2023, tim Universitas Florida yang sebelumnya mempelajari penyu berdasarkan jejak eDNA yang ditinggalkan saat mereka merangkak di sepanjang pantai. diterbitkan sebuah makalah yang menemukan DNA manusia. Sampel tersebut cukup utuh untuk mendeteksi mutasi kunci yang mungkin suatu hari nanti dapat digunakan untuk mengidentifikasi individu. Hal ini menunjukkan bahwa pengawasan biologis juga menimbulkan pertanyaan yang belum terjawab mengenai pengujian etis pada manusia dan persetujuan berdasarkan informasi (informed consent). Jika eDNA berfungsi sebagai jaring pukat, maka eDNA tanpa pandang bulu menyapu informasi tentang keanekaragaman hayati dan berakhir dengan, seperti yang ditulis dalam makalah tim UF, “tangkapan sampingan genetik manusia.”

Meskipun masalah privasi seputar jejak kaki di pasir, sejauh ini, tampaknya sebagian besar hanya bersifat hipotetis, penggunaan eDNA dalam litigasi hukum terkait satwa liar bukan hanya mungkin dilakukan tetapi sudah menjadi kenyataan. Ini juga digunakan dalam investigasi kriminal: Pada tahun 2021, misalnya, sekelompok peneliti Tiongkok melaporkan bahwa eDNA yang dikumpulkan dari celana tersangka pembunuh, bertentangan dengan klaimnya, mengungkapkan bahwa dia kemungkinan besar pernah ke kanal berlumpur tempat mayat ditemukan.

Kekhawatiran tentang eDNA yang tidak tepat sasaran, dalam hal akurasi dan jangkauannya terhadap kedokteran manusia dan forensik, menyoroti kelemahan lain yang jauh lebih luas. Seperti yang dijelaskan oleh Hanner di Universitas Guelph mengenai permasalahan ini: “Kerangka peraturan dan kebijakan kita cenderung tertinggal setidaknya satu dekade atau lebih dibandingkan ilmu pengetahuan.”

“Setiap hari saya melihat sesuatu muncul yang tidak terpikir oleh saya.”

Saat ini, jumlahnya tak terhitung jumlahnya potensi penerapan regulasi untuk pemantauan kualitas air, evaluasi dampak lingkungan (termasuk ladang angin lepas pantai dan pengeboran minyak dan gas hingga pengembangan mal yang lebih sederhana), pengelolaan spesies, dan penegakan Undang-Undang Spesies Terancam Punah. Di sebuah kasus pengadilan perdata diajukan pada tahun 2021, Dinas Perikanan dan Margasatwa AS mengevaluasi apakah ada ikan yang terancam punah di daerah aliran sungai tertentu, menggunakan eDNA dan pengambilan sampel yang lebih tradisional, dan ternyata tidak ada ikan yang terancam punah. Pengadilan mengatakan kurangnya perlindungan badan tersebut terhadap daerah aliran sungai tersebut adalah hal yang beralasan. Masalahnya tampaknya bukan apakah eDNA dapat diajukan ke pengadilan; itu benar. “Tetapi Anda benar-benar tidak bisa mengatakan bahwa sesuatu tidak ada di suatu lingkungan,” kata Hajibabaei.

Dia baru-baru ini disorot masalah validasi: eDNA menyimpulkan suatu hasil, namun memerlukan kriteria yang lebih mapan untuk memastikan bahwa hasil tersebut benar (bahwa suatu organisme benar-benar ada atau tidak ada, atau dalam jumlah tertentu). A serangkaian pertemuan khusus bagi para ilmuwan bekerja untuk mengatasi masalah standardisasi ini, yang menurutnya mencakup protokol, lacak balak, dan kriteria untuk pembuatan dan analisis data. Di sebuah ulasan Dalam studi eDNA, Hajibabaei dan rekan-rekannya menemukan bahwa bidang ini dipenuhi dengan studi satu kali, atau studi pembuktian konsep yang mencoba menunjukkan bahwa analisis eDNA berhasil. Penelitian masih sangat tertutup di dunia akademis.

Oleh karena itu, praktisi yang berharap untuk menggunakan eDNA dalam konteks terapan terkadang meminta bantuan. Apakah spesies tersebut ada di lokasi tertentu? Misalnya, kata Hajibabaei, baru-baru ini seseorang bertanya kepadanya apakah dia dapat sepenuhnya menyangkal keberadaan parasit, dan membuktikan bahwa parasit tersebut tidak muncul di peternakan akuakultur. “Dan saya berkata, 'Dengar, tidak mungkin saya bisa mengatakan bahwa itu 100 persen.'”

Bahkan dengan kerangka analitis yang ketat, katanya, masalah dengan hasil negatif palsu dan positif palsu sangat sulit diselesaikan tanpa melakukan salah satu hal yang tidak dapat dilakukan oleh eDNA, yaitu pengumpulan yang lebih tradisional dan pemeriksaan manual. Meskipun terdapat keterbatasan, beberapa perusahaan sudah mulai mengkomersialkan teknik ini. Misalnya, penerapan di masa depan dapat membantu perusahaan memastikan apakah jembatan yang dibangunnya akan membahayakan hewan lokal yang terancam punah? lembaga budidaya perikanan menentukan apakah perairan tempat mereka membudidayakan ikan dipenuhi kutu laut? atau pemilik lahan yang penasaran apakah penanaman baru dapat menarik lebih banyak lebah asli.

Masalahnya cukup mendasar mengingat reputasi eDNA sebagai cara tidak langsung untuk mendeteksi hal-hal yang tidak terdeteksi—atau sebagai solusi dalam konteks ketika tidak mungkin memasang jaring dan menangkap semua organisme di laut.

“Sangat sulit untuk memvalidasi beberapa skenario ini,” kata Hajibabaei. “Dan pada dasarnya itulah sifat binatang itu.”

...

Edna membuka banyak kemungkinan, menjawab pertanyaan yang awalnya diajukan oleh Barkay (dan tidak diragukan lagi banyak pertanyaan lainnya): “Siapa di sana?” Namun semakin sering hal ini memberikan petunjuk yang mengarah pada pertanyaan “Apa yang mereka lakukan di sana?” pertanyaan juga. Elizabeth Clare, seorang profesor biologi di York University di Toronto, mempelajari keanekaragaman hayati. Dia mengatakan dia telah mengamati kelelawar bertengger di satu tempat pada siang hari, namun, dengan mengumpulkan eDNA di udara, dia juga dapat menyimpulkan di mana kelelawar bersosialisasi pada malam hari. Di tempat lain belajar, eDNA anjing peliharaan muncul di kotoran rubah merah. Kedua anjing tersebut tampaknya tidak melakukan perkawinan silang, namun para peneliti bertanya-tanya apakah kedekatan mereka telah menyebabkan kebingungan, atau kontaminasi silang, sebelum akhirnya menetapkan penjelasan lain: Rubah tampaknya memakan kotoran anjing.

Jadi meskipun eDNA tidak secara inheren mengungkap perilaku hewan, menurut beberapa pihak, bidang ini telah membuat kemajuan dalam memberikan petunjuk tentang apa yang mungkin dilakukan suatu organisme, dan bagaimana organisme tersebut berinteraksi dengan spesies lain, dalam lingkungan tertentu—mengumpulkan informasi tentang kesehatan tanpa mengamati secara langsung. perilaku.

Ambil kemungkinan lain: biomonitoring skala besar. Memang benar, selama tiga tahun terakhir, semakin banyak orang yang berpartisipasi dalam eksperimen berani yang sudah berjalan: pengumpulan sampel lingkungan dari saluran pembuangan umum untuk melacak partikel virus Covid-19 dan organisme lain yang menginfeksi manusia. Secara teknis, pengambilan sampel air limbah melibatkan pendekatan terkait yang disebut eRNA, karena beberapa virus hanya menyimpan informasi genetik dalam bentuk RNA, bukan DNA. Namun, prinsip yang sama tetap berlaku. (Penelitian juga menunjukkan bahwa RNA, yang menentukan protein mana yang diekspresikan suatu organisme, dapat digunakan untuk menilai kesehatan ekosistem; organisme yang sehat mungkin mengekspresikan protein yang sangat berbeda dibandingkan organisme yang mengalami stres.) Selain memantau prevalensi penyakit, air limbah juga dapat digunakan untuk memantau prevalensi penyakit. pengawasan menunjukkan bagaimana infrastruktur yang ada yang dirancang untuk melakukan satu hal—saluran pembuangan dirancang untuk mengumpulkan limbah—dapat dijadikan alat yang ampuh untuk mempelajari hal lain, seperti mendeteksi patogen.

Clare punya kebiasaan melakukan hal itu. “Saya pribadi adalah salah satu dari orang-orang yang cenderung menggunakan alat—bukan sebagaimana mestinya,” katanya. Clare adalah salah satu peneliti yang menyadari adanya kesenjangan dalam penelitian ini: Pekerjaan eDNA yang dilakukan pada organisme darat jauh lebih sedikit. Jadi, dia mulai mengerjakan apa yang disebut filter alami, yaitu cacing yang menghisap darah mamalia. “Mengumpulkan 1,000 lintah jauh lebih mudah daripada menemukan hewannya. Tapi di dalamnya terdapat makanan darah dan darah tersebut membawa DNA hewan yang berinteraksi dengan mereka,” katanya. “Ini seperti meminta sekelompok asisten lapangan melakukan survei untuk Anda.” Kemudian, salah satu muridnya memikirkan hal yang sama tentang kumbang kotoran, yang lebih mudah dikumpulkan.

Clare kini mempelopori penerapan baru untuk sistem pemantauan berkelanjutan lainnya—memanfaatkan monitor kualitas udara yang ada untuk mengukur polutan, seperti partikel halus, sekaligus menyedot eDNA dari langit. Pada akhir tahun 2023, ia hanya memiliki sejumlah kecil sampel, namun ia telah menemukan bahwa, sebagai produk sampingan dari pemantauan kualitas udara rutin, alat-alat yang sudah ada ini berfungsi ganda sebagai filter untuk bahan yang ia cari. Kurang lebihnya, ini adalah jaringan lintas benua yang teregulasi dan mengumpulkan sampel dengan cara yang sangat konsisten dalam jangka waktu yang lama. “Anda kemudian dapat menggunakannya untuk mengumpulkan data deret waktu dan resolusi tinggi di seluruh benua,” katanya.

Di Inggris saja, kata Clare, diperkirakan terdapat 150 situs berbeda menghisap udara dalam jumlah yang diketahui, setiap minggu, sepanjang tahun, yang berarti sekitar 8,000 pengukuran dalam setahun. Clare dan rekan penulisnya baru-baru ini menganalisis sebagian kecil dari data tersebut—17 pengukuran dari dua lokasi—dan mampu mengidentifikasi lebih dari 180 kelompok taksonomi berbeda, lebih dari 80 jenis tanaman dan jamur, 26 spesies mamalia berbeda, 34 berbagai jenis burung, ditambah sedikitnya 35 jenis serangga.

Tentu saja, ada juga lokasi penelitian ekologi jangka panjang lainnya. Amerika mempunyai jaringan fasilitas semacam itu. Namun ruang lingkup studi mereka tidak mencakup infrastruktur yang terdistribusi secara global yang mengukur keanekaragaman hayati secara terus-menerus—termasuk perjalanan burung yang bermigrasi hingga perluasan dan penyusutan spesies akibat perubahan iklim. Bisa dibilang, eDNA kemungkinan akan melengkapi, bukan menggantikan, jaringan orang-orang yang terdistribusi, yang merekam pengamatan tempo-spasial secara real-time, resolusi tinggi, di situs web seperti eBird atau iNaturalist. Seperti gambar kabur dari galaksi baru yang mulai terlihat, resolusi saat ini tetap rendah.

“Ini semacam sistem pengumpulan yang digeneralisasi, yang belum pernah terjadi dalam ilmu keanekaragaman hayati,” kata Clare. Dia mengacu pada kemampuan untuk menarik sinyal eDNA dari udara, namun sentimen tersebut berbicara tentang metode ini secara keseluruhan: “Ini tidak sempurna,” katanya, “tetapi tidak ada hal lain yang benar-benar dapat melakukan hal itu.”

Artikel ini awalnya diterbitkan pada Undark. Membaca Artikel asli. DNA Lingkungan Ada Dimana-mana. Para Ilmuwan Mengumpulkan Semuanya. Kecerdasan Data PlatoBlockchain. Pencarian Vertikal. Ai.