과학자들은 몇 컵의 물만으로 eDNA를 사용하여 은둔하고 희귀한 생물을 연구합니다.

Nov 11, 2023

바다의 일부 동물은 은둔적이어서 인간의 탐사선과 트롤선을 피해 숨어 있습니다. 다른 동물들은 드물며, 따뜻해지고 점점 더 산성이 높아지는 물 때문에 멸종 위기에 처해 있습니다.

희귀하고 은둔적인 생물을 연구하는 것은 과거 과학자들에게 문제를 야기했습니다. 최근에는 환경 DNA(eDNA)가 도움이 되었습니다. eDNA를 분리하기 위해 과학자들은 바다에서 물을 퍼냅니다.

"비늘, 점액, 똥 등 물고기에서 떨어지는 물질을 포착하고 아주 작은 조각, 개별 세포 등을 얻게 됩니다. 그런 다음 거대한 물병에서 해당 세포를 찾으려고 합니다. "라고 국립 해양 대기청의 연구 생태학자인 Andrew Shelton은 말했습니다.

올 5월 2주간의 긴 항해에서 과학자들은 북부 캘리포니아 해류 생태계를 조사하는 동안 NOAA의 Bell M. Shimada 연구 선박에 탑승하면서 샘플을 채취했습니다.

Shimada의 공동 수석 과학자인 Jennifer Fisher는 다른 사람들에게 eDNA 필터링 장비를 사용하는 방법을 보여 주면서 "한 사람이 eDNA 물 샘플을 수집하고 이 스테이션으로 올 것입니다."라고 말했습니다.

다양한 해양 깊이를 샘플링한 후 과학자들은 작은 커피 필터처럼 보이는 은달러 크기의 필터를 통해 물을 흘려보냈습니다.

펌프의 윙윙거리는 소리가 배의 습식 실험실에서 다른 소음을 흐리게 했습니다. 과학자들은 배에서 거의 2주 동안 대부분을 보내며 연어의 먹이가 되는 작은 플랑크톤과 기타 해양 생물에 대해 더 많은 정보를 제공하는 데 도움이 될 수 있는 데이터를 수집했습니다. .

여과 과정은 때때로 물 속의 오물 양에 따라 힘들고 시간이 많이 걸립니다. 펌프는 알루미늄 호일로 덮인 유리컵을 통해 물을 끌어당겼습니다. 그런 다음 여분의 물이 파이프를 통해 더 큰 병으로 흘러 들어갔습니다.

과학자들은 eDNA가 가득 차 있기를 바라는 필터를 조심스럽게 제거했습니다. 과학자들은 핀셋을 사용하여 필터를 플라스틱 튜브에 넣어 육상 실험실에서 분석했습니다.

지난 10년 동안 eDNA 기술을 통해 보존 과학자들은 희귀하고 멸종 위기에 처한 종이 특정 환경에 존재하는지 여부를 알아낼 수 있었습니다. 최근에는 어장 관리자들이 eDNA를 바다와 같은 광대한 공간의 어류 자원에 대해 더 자세히 알아보기 위한 도구로 사용하고 있습니다.

과학자들이 Shimada에서 수집한 eDNA 샘플 중 약 65개가 시애틀의 NOAA 소속 해양 연구학자인 Nick Adams에게 전달되었습니다. 시즌 후반의 조사 탐사에서도 Adams가 분석할 샘플을 수집했습니다.

Adams는 시마다에서 수집된 물 샘플에서 식물성 플랑크톤의 다양성을 확인하기를 희망했습니다. 식물성 플랑크톤은 해양 먹이사슬의 첫 번째 연결고리입니다. 식물성 플랑크톤은 연어가 먹는 다른 유기체에게 먹이를 줍니다.

"우리가 멋진 분석을 할 때, '아, 이 DNA 조각은 이 유기체에 속해 있고, 이것은 이 유기체에 속해 있습니다'라고 말할 수 있을 것입니다."라고 Adams는 말했습니다.

그런 다음 그는 다른 과학자들 및 시마다의 조사에서 수집된 데이터와 협력하여 정보를 비교하고 샘플이 수집된 바다에서 무슨 일이 일어나고 있는지에 대한 더 큰 그림을 얻을 것입니다.

Shimada의 5월 6~17일 여행 후 약 3개월 후 Adams는 eDNA 샘플 분석을 기다렸습니다. 과학자들은 선박이 정차할 때마다 Adams를 위해 샘플을 수집했습니다.

Adams는 해당 샘플을 섭씨 -80도 또는 화씨 -112도의 냉동고에 보관했습니다.

샘플을 준비하기 위해 그는 작은 유리 구슬과 DNA 추출 완충액이 들어 있는 튜브에 필터를 꽂았습니다. 그런 다음 비드 비터 기계로 샘플을 흔들었습니다.

Adams는 "그것은 단지 그들에게서 콧물을 몰아내는 것뿐입니다."라고 말했습니다. "제가 찾고 있는 작은 입자, 특히 플랑크톤을 모두 얻으려고요. 일부 식물성 플랑크톤에는 실리카 껍질이 있어서 깨지기 어렵습니다."

이것이 바로 비드 비트 기계가 유용한 이유입니다. 그런 다음 Adams는 샘플을 밤새 보관하여 화씨 약 132도에서 배양했습니다.

다음날 아침 Adams는 샘플 튜브를 회전시키고 DNA 추출 완충액을 제거했습니다.

"염분 농도가 높으면 DNA가 유리에 달라붙습니다. 따라서 DNA가 유리관에 달라붙게 됩니다. 나쁜 물질을 모두 씻어낸 다음 물이나 다른 종류의 완충액을 사용하여 유리에서 DNA를 떼어냅니다. 그런 다음 정제된 DNA입니다."라고 Adams는 말했습니다.