Drönarebilder av korallfläckar längs kusten av Maunalua Bay, O'ahu, Hawai'i där forskare i Marko Lab vid University of Hawaii använder korall-DNA från filtrerat havsvatten för att bedöma koralltäcket på lokala rev. Kredit:Patrick K. Nichols
Forskare vid University of Hawai`i vid Mānoa Institutionen för biologi har utvecklat en teknik för att mäta mängden levande korall på ett rev genom att analysera DNA i små prover av havsvatten. Den nya forskningen av Patrick Nichols, en doktorand i forskarutbildningen för marinbiologi, och Peter Marko, en docent vid institutionen för biologi, publicerades i Miljö-DNA .
Undervattensvisuella undersökningar används i stor utsträckning inom korallrevens ekologi och är en viktig del av alla korallrevsövervakningsprogram. Dock, visuella undersökningar utförs vanligtvis med SCUBA, vilket kan vara både tidskrävande och logistiskt utmanande.
Som ett effektivt komplement till visuella undersökningar, analys av miljö-DNA (eDNA), DNA som tappats ut eller utdrivits från organismer till miljön, har använts för att bedöma arternas mångfald, främst i vattenmiljöer. Tekniken utnyttjar det faktum att alla organismer ständigt släpper ut DNA i miljön, lämnar efter sig en genetisk rest som kan detekteras och analyseras med molekylärbiologiska verktyg.
Trots den växande användningen av eDNA för att katalogisera förekomsten och frånvaron av arter, en pålitlig koppling mellan mängden organismer och mängden DNA har förblivit svårfångad. I deras tidning, Nichols och Marko visar att denna nya metod som testats på korallrev i Hawai är ett snabbt och kostnadseffektivt sätt att mäta levande koralltäckning, " mängden korallrev som upptas av levande koraller. Eftersom koraller underlättar närvaron av många andra arter på ett rev, koralltäcke är en av flera viktiga mätstavar som forskare använder för att karakterisera statusen för ett rev, en brådskande uppgift på rev som minskar världen över som en konsekvens av globala klimatförändringar.
Patrick Nichols hanterar bearbetningsfilter som används för att fånga eDNA-prover från havsvattenprover som bearbetats i fält. Kredit:Patrick K. Nichols
"Det förvånar mig fortfarande att i en liten tub med vatten, det finns tillräckligt med information för att spåra det relativa överflöd av hela samhällen, ", sa Nichols. "Att öka bredden och omfattningen av undersökningar är precis det som gör framtiden för eDNA så spännande!"
"Metabarcoding"
Projektet använde "metabarcoding, " en teknik där allt DNA i ett vattenprov analyseras i ett steg med DNA-sekvensering. Korall-DNA-sekvenser identifieras sedan och räknas för att bestämma förekomsten av olika typer av koraller vid varje rev. Nedbrutna rev har mycket lite korall-eDNA medan rev med fler levande koraller har en mycket starkare korall eDNA-signatur.
Rev i ett rör:forskare i Marko Lab vid University of Hawai'i i Manoa använder DNA från filtrerat vatten för att snabbt bedöma det relativa överflöd av koraller på lokala rev. Kredit:Patrick K. Nichols
Författarna förklarar i sin uppsats att denna nya teknik kan användas för att spåra förändringar i korallrevens hälsa och samhällssammansättning över tid, samt upptäcka sällsynta arter som annars kan missas med traditionella visuellt baserade undersökningsmetoder.
"Om du frågade mig för 10 år sedan om detta var möjligt, jag skulle ha sagt, 'Aldrig, "" sa Marko. "Men framsteg inom teknik och sjunkande kostnader för högkänsliga DNA-sekvenseringsmetoder har öppnat dörren till alla typer av viktiga ekologiska frågor."
Forskarna tillämpar för närvarande det de lärt sig från projektet till de mest övertygande tillämpningarna av eDNA-övervakning i samhällen som är mycket svårare att visuellt bedöma, som djupa rev som ger en potentiell tillflyktsort från klimatförändringar för temperaturkänsliga arter.
