Reklama.
Reklama.
Reklama.
Co to jest metabarcoding i co z jego powodu w Białowieży robią naukowcy z całego świata
Już za kilka dni do Białowieży zjadą eksperci od genetyki z całego świata. Goszczeni przez naukowców z tamtejszego Instytutu Biologii Ssaków PAN w Białowieży, będą intensywnie poznawać polską puszczę, zgłębiając tajniki metebarcodingu DNA, pod czujnym okiem ekspertów z francuskiego Laboratoire d’Écologie Alpine oraz IBS PAN. Czym w ogóle ów tajemniczy metabarcoding jest?
Reklama.
Jaka to za okazja, że do Polski zjeżdżają naukowcy z 14 krajów?
Joanna Stojak (IBS PAN)*: Naukowcy przyjeżdżają na zajęcia w ramach 5. Wiosennej Szkoły DNA Metabarcodingu. Wśród nich znajdą się wybitni wykładowcy z Francji, Norwegii, USA, Australii i Chin. Odbędą się liczne wykłady, zajęcia laboratoryjne i bioinformatyczne, a także zajęcia terenowe dotyczące różnych aspektów metabarcodingu DNA.
No właśnie, co to za metoda i do czego służy?
Metabarcoding DNA jest metodą badawczą opartą na analizie krótkich sekwencji DNA, zwanych barcodami DNA. Jest to metoda stosunkowo tania i prosta, w porównaniu z innymi sposobami identyfikacji gatunkowej opartej na analizie DNA. A właśnie temu ona służy, badaniu "śladów DNA" i rozpoznawaniu na ich podstawie do jakiego gatunku dany ślad należy.
Czy to oznacza, że za jej pomocą, można badać miejsce zbrodni? A jeśli tak, to w jaki sposób? I co w takim razie ma zbrodnia do Białowieży?
Tą metodą faktycznie można badać miejsce zbrodni, ale wykorzystuje się ją także w ekologii czy rolnictwie, szczególnie w przypadku gatunków chronionych, ważnych z ekonomicznego punktu widzenia czy gatunków morfologicznie nierozróżnialnych od siebie. Kryminalistycy mogą badać za jej pomocą – znalezione na miejscu zbrodni fragmenty roślin, owadów oraz toksyny czy pyłki, odszyfrowując ich konkretne pochodzenie i ustalając na tej podstawie prawdopodobne miejsce, czas czy nawet przyczynę zgonu ofiary. W rolnictwie z kolei analiza barcodingowa pozwala na przykład na ustalenie jaki pasożyt zaatakował daną roślinę i przez to ułatwia dobranie sposobu walki z nim. W tym przypadku wystarczy niewielka ilość pozostawionego w roślinie DNA wirusa czy fragmentów lub wydzielin pasożyta.
Ale skąd wiecie, że dany fragment DNA należy do tego, a nie innego osobnika?
Jak już wspomniałam barcod DNA to bardzo krótki jego fragment. W przypadku zwierząt jest to zaledwie około 500 par zasad. Stosunkowo łatwo można go wyizolować, powielić a następnie poddać sekwencjonowaniu. Dokonuje się tego przy pomocy takich urządzeń jak termocykler i sekwenator. Organizmy zwierzęce i roślinne mają inne barcody DNA, a każdy znany nam gatunek dodatkowo charakteryzuje inna sekwencja, inny układ zasad. Barkod DNA jest zatem niczym innym jak typowym kodem kreskowym, z jakim spotykamy się codziennie w sklepach.
Hmm, tylko, że na Ziemi mamy setki tysięcy różnych stworzeń, skąd wiecie, że dany kod należy akurat do danego gatunku?
Jak już znamy potencjalną sekwencję danego barcodu DNA uzyskanego np. z fragmentu skrzydła owada. możemy ją porównać w bazie BLAST do innych zgromadzonych tam sekwencji DNA. W bazie tej znajdują się sekwencje DNA, uzyskane z badań różnych naukowców DNAz całego świata. Dzięki ich wysiłkom są tam sekwencje różnych fragmentow genomu, potencjalnych barcodów DNA, pochodzących z różnych roślin, zwierząt, grzybów, itp. Drugim takim źródłem porównawczym jest baza danych Barcode of Life. Oczywiście nie ma możliwości, by poznać wszystkie sekwencje barcodowe wszystkich żyjących na Ziemi stworzeń i istnieje prawdopodobieństwo, że jakiś gatunek posiada barcod DNA, taki sam jak inny, ale na razie jeszcze z takim przypadkiem się nie spotkałam.
Jak już znamy potencjalną sekwencję danego barcodu DNA uzyskanego np. z fragmentu skrzydła owada. możemy ją porównać w bazie BLAST do innych zgromadzonych tam sekwencji DNA. W bazie tej znajdują się sekwencje DNA, uzyskane z badań różnych naukowców DNAz całego świata. Dzięki ich wysiłkom są tam sekwencje różnych fragmentow genomu, potencjalnych barcodów DNA, pochodzących z różnych roślin, zwierząt, grzybów, itp. Drugim takim źródłem porównawczym jest baza danych Barcode of Life. Oczywiście nie ma możliwości, by poznać wszystkie sekwencje barcodowe wszystkich żyjących na Ziemi stworzeń i istnieje prawdopodobieństwo, że jakiś gatunek posiada barcod DNA, taki sam jak inny, ale na razie jeszcze z takim przypadkiem się nie spotkałam.
Czyli można powiedzieć, że barcod to taki swoisty odcisk palca konkretnego gatunku?
Myślę, że możemy faktycznie coś takiego założyć.
Myślę, że możemy faktycznie coś takiego założyć.
A co w takim razie będą badać naukowcy w Białowieży?
Czeka ich mnóstwo niezwykle ciekawych zajęć. Przede wszystkim nigdzie indziej w Europie nie ma drugiego takiego miejsca jak nasza puszcza. Tu zachowały się fragmenty lasu o charakterze pierwotnym, tu na wolności żyje żubr nizinny. Dla naukowców-biologów to naprawdę niebywałe środowisko. Metoda barcodingu DNA pozwoliła już na przykład bardzo dokładnie poznać nawyki żywieniowe żubrów, czyli jakie dokładnie gatunki roślin te zwierzęta wybierają.
Barcoding DNA pozwoli na odkrycie niejednej tajemnicy.
Barcoding DNA pozwoli na odkrycie niejednej tajemnicy.
Brzmi to trochę jak z „Milczenia owiec”... Pewnie ciekawiej byłoby jeszcze na trupiej farmie w USA, chyba że taką stworzymy w Polsce.
Myślę, że na to jeszcze u nas za wcześnie. Wydaje mi się, że nie jesteśmy jeszcze gotowi zaakceptować takiego ośrodka badawczego, jaki powstał np. w Knoxville. Pewna jednak jestem, że metoda metabarcodingu DNA również dla niektórych brzmi jak science-fiction i na pewno dzięki temu będzie o Białowieży głośno nie tylko w Polsce. Jest to już piąta edycja tego wydarzenia, a wybór Instytutu Biologii Ssaków jest nieprzypadkowy. W końcu należymy do wiodących ośrodków naukowych w kraju i jesteśmy rozpoznawalni także poza nim.
Skoro to już 5 edycja tego wydarzenia czy to oznacza, że już kolejny raz naukowcy goszczą w Polsce?
Nie, szkoła metabarcodingu DNA jest organizowana przez naszych współpracowników z Francji, z Laboratoire d’Écologie Alpine. W latach ubiegłych szkoła organizowana była m.in. w Grecji, na Krecie czy w Norwegii. Każdego roku odbywa się w innym miejscu. Tym razem ustalono, że byłoby naprawdę ciekawie, gdyby szkoła odbyła się właśnie w Białowieży, gdzie materiał badawczy jest wyjątkowy i daje naukowcom niezwykłe pole do popisu. Osobiście jestem ciekawa, co można wyizolować ze zwykłej, przypadkowo pobranej grudki gleby. Na pewno znajduje się tam mnóstwo niewidzialnych żyjątek, zatem tylko metabarcoding DNA pozwala na równoczesną analizę setek rozmaitych gatunków.
Nie, szkoła metabarcodingu DNA jest organizowana przez naszych współpracowników z Francji, z Laboratoire d’Écologie Alpine. W latach ubiegłych szkoła organizowana była m.in. w Grecji, na Krecie czy w Norwegii. Każdego roku odbywa się w innym miejscu. Tym razem ustalono, że byłoby naprawdę ciekawie, gdyby szkoła odbyła się właśnie w Białowieży, gdzie materiał badawczy jest wyjątkowy i daje naukowcom niezwykłe pole do popisu. Osobiście jestem ciekawa, co można wyizolować ze zwykłej, przypadkowo pobranej grudki gleby. Na pewno znajduje się tam mnóstwo niewidzialnych żyjątek, zatem tylko metabarcoding DNA pozwala na równoczesną analizę setek rozmaitych gatunków.
Co może Wam dać takie spotkanie?
To będzie pięć intensywnych dni badań i wymiany doświadczeń związanych z tą metodą. Każdy z nas może zyskać dodatkową wiedzę, jak i do czego ten sposób analizy DNA można wykorzystać. Być może uda nam się odkryć całkiem nowe barcody DNA. Niewątpliwie będzie to dla nas inspirujące spotkanie.
To będzie pięć intensywnych dni badań i wymiany doświadczeń związanych z tą metodą. Każdy z nas może zyskać dodatkową wiedzę, jak i do czego ten sposób analizy DNA można wykorzystać. Być może uda nam się odkryć całkiem nowe barcody DNA. Niewątpliwie będzie to dla nas inspirujące spotkanie.
*Joanna Stojak jest doktorantką IBS PAN, analizuje historię ewolucyjną małych ssaków w Europie oraz prowadzi badania z zakresu entomologii sądowej, m.in. zastosowanie barcodów DNA w kryminalistyce, odpowiada za koordynację wydarzenia: 5 Wiosenna Szkoła DNA Metabarcodingu (The Fifth DNA Metabarcoding Spring School) w Białowieży
Napisz do autorki: izabela.marczak@innpoland.pl
Reklama.