Uzlet tehnologije eDNA: Okolišni DNK otkriva kako tko utječe na ekosustav

Idu vam na živce smrdljivi martini, muhe i komarci? Nije vam jasno zašto postoje dosadna zujala? Pa moramo vas razočarati, ali svaki organizam pa čak i oni ružni, dosadni ili gadljivi imaju svoju ulogu u ekosustavu našeg planeta. Iako mnoge od njih ne volimo, a mnoge smo ljudskim djelovanjem ugrozili ili uništili, želimo li sebi ugodnu budućnost na planetu, krajnje je vrijeme da počnemo gledati širu sliku.

Godinama je bioraznolikost slon u sobi. Svi ga vidimo, ali pravimo se da nije u njoj pa gradimo ceste, zgrade, širimo naselja, siječemo šume..., a da se ne pitamo komu u prirodi smetamo. U razgovoru o klimatskim promjenama i borbi za okoliš rijetko je na tapeti i potpuno je zanemareno koliko je upravo održavanje raznolikosti biljnih i životinjskih organizama važno za očuvanje okoliša, ali i za naše funkcioniranje, život, proizvodnju hrane…

Ovisni o prirodi

Napokon je sve veći broj organizacija počeo priznavati da bez zaštite različitih vrsta života na našem planetu nećemo moći riješiti klimatske izazove, ali ni osigurati budućnost kakvu si želimo. Izvješće Svjetskog fonda za prirodu (engl. World Wide Fund for Nature ili WWF) o živom planetu za 2022. pokazalo je prosječan pad od 69 posto u globalnoj populaciji sisavaca, riba, ptica, gmazova i vodozemaca od 1970. godine. Ta poražavajuća statistika pokazuje koliko se poremetila ravnoteža u ekosustavima koji podržavaju živote svih organizama – uključujući i nas, ljude. Jer koliko god se uvjeravali da smo jači, i naše gospodarstvo ovisi o prirodi. Procjenjuje se da više od polovice ukupnog svjetskog BDP-a umjereno ili jako ovisi o prirodi, a obeshrabrujuće je što smo morali doći tako daleko kako bismo gubitku bioraznolikosti posvetili pozornost koju zaslužuje. No izgleda da smo shvatili da nam je voda došla do grla pa ne čudi da fondovima, propisima, udruženjima i alternativnim rješenjima brže-bolje želimo popraviti što smo uništili.

Obećavajući fond

Koliko je bioraznolikost važna dokazuje i to što su se predstavnici čak 185 zemalja složili pokrenuti novi fond za povećanje ulaganja u postizanje glavnih globalnih ciljeva bioraznolikosti. Novi Globalni fond za bioraznolikost (engl. Global Biodiversity Framework Fund ili GBFF) ratificiran je prije koji mjesec na skupštini Globalnog fonda za okoliš (engl. Global Environment Facility ili GEF) nakon što su se globalni delegati na UN-ovoj konferenciji o bioraznolikosti (‘UN Biodiversity Conference COP15‘) u prosincu prošle godine obvezali ispuniti niz ciljeva upisanih u Globalni okvir za bioraznolikost. Cilj tog okvira je smanjiti gubitak bioraznolikosti i pomoći prirodi u oporavku do 2030. godine. U tom smislu, novi će fond mobilizirati i ubrzati ulaganja vlada, filantropa i privatnog sektora kako bi se na razini svake države što više napravilo u očuvanju i održivosti divljih vrsta i ekosustava čije je postojanje ugroženo.

I nije to sve bez veze zaduženje svih nas. Jer što smo uništili, vrijeme je i da popravimo. Brojne su vrste ugrožene direktno zbog ljudske aktivnosti – od neodržive industrijske poljoprivrede, pritiska na potrošnju i proizvodnju do širenja gradova – dok ostali izvori ugroze poput šumskih požara, poplava i ekstremnih vremenskih uvjeta nemaju direktnu poveznicu s nama, priznajmo da smo kumovali tomu godinama i godinama nebrige o okolišu u kojem živimo. Svoje zaduženje u tome su do sada najviše prepoznale Kanada i Velika Britanija, koje su najavile početne doprinose za početak kapitalizacije fonda i potpore zemljama u razvoju koje su pod velikim proračunskim pritiskom. Kanada se istaknula ulaganjem 146,8 milijuna dolara, a Velika Britanija s 12,58 milijuna dolara, navodi portal news.mongabay.

Što je eDNA

Iako takva ulaganja zasigurno ističu važnost bioraznolikosti, nisu dovoljna. Razvoj inovativnih rješenja kojima se otvaraju mogućnosti za razna rješenja ključan je i ne čudi da u svijetu raste broj inovativnih startupova i inovativnih tehnologija kojima se pokušava pridonijeti očuvanju okoliša i bioraznolikosti.

Jedno od takvih inovativnih rješenja je i praćenje takozvanog okolišnog DNK-a (engl. environmental DNA ili eDNA). Napredna je to tehnologija koja bi nam trebala barem dijelom pomoći u očuvanju bioraznolikosti. Kako? Jeste li ikada gledali dokumentarce u kojima ronioci na velikim dubinama proučavaju razne vrste u moru ili one u kojima znanstvenici isto to rade u divljini ili šumama? Vrlo pojednostavnjeno rečeno, možemo reći da bi eDNA mogao zamijeniti te znanstvenike i napraviti daleko više od njih.

Kako mjeriti

Još jednom se pitate kako? EDNA odnosi se na metode hvatanja, izdvajanja i analiziranja genskih materijala iz vode, zraka ili tla. Naime, sve se temelji na tome da biljke, životinje i drugi organizmi prenose DNK u okoliš na isti način na koji čovjek može ostaviti tragove kože ili kose na mjestu zločina. Sličnim bi načinom ne na mjestu zločina, već u okolišu, eDNA znanstvenicima omogućio brz način proučavanja vrsta bez izravnog promatranja organizama. Točnije, eDNA je DNK koji je otpušten iz organizama i ostavljen u njihovom staništu pa umjesto da uzimamo uzorak DNK-a izravno od vrsta kako bismo saznali više o njima, umjesto toga možemo uzeti te male čestice DNK-a za istu svrhu iz primjerice izmeta, otrgnute kože, dlaka, sluznice… Takve metode zamjenjuju ronioce koji provode sate pod vodom promatrajući ribe ili mogu omogućiti da se otkrije koji su gušteri ugroženi a da ih se ne smeta na njihovim staništima. Najvažnije je što metoda eDNK ima ogroman potencijal za programe praćenja okoliša, u rasponu od jednostavnih projekata osmišljenih za otkrivanje jedne vrste do programa praćenja osmišljenih za praćenje stanja cijelih ekosustava tijekom dugih razdoblja, objašnjava csiro.au.

Ograničenja istraživanja

Inače, dosadašnja ekološka istraživanja najčešće su služila zaštiti životinja i ostalih organizama od razvojnih promjena i praćenju fluktuirajućih populacija. No problem je što je te brojeve iznimno teško pratiti tradicionalnim vizualnim promatranjima, posebno kada vrsta brzo opada, postoji s niskim brojem jedinki ili se oporavlja od utjecaja koji su je do sada već jako ugrozili. S druge strane, ogromna je prednost eDNA-a što se niz tih ograničenja i izazova može prevladati. Prilično je očito da bi zbog svojih mogućnosti eDNA metode mogle postati iznimno važan alat u borbi za zaštitu okoliša, s naglaskom na očuvanju raznolikosti vrsta, i to na nekoliko načina. Za početak, eDNA je prilično isplativa metoda istraživanja bioraznolikosti jer, iako je vizualno promatranje još uvijek ključno za metodologiju, uzimanje uzoraka i identificiranje iz eDNA-a daje nam više izgleda za dolazak do rezultata. Drugo, uzorkovanje DNK-a iz okoliša neinvazivna je tehnika za praćenje vrsta diljem planeta. Naime, tom metodom smanjuje se rizik od uznemiravanja organizama u njihovim staništima jer se sva testiranja odvijaju izvan staništa. Za razliku od fizičkih osoba, tehnologije i timova za istraživanje, tom se metodom ne narušava egzistencija bilo koje vrste niti je se uznemirava. Također, za praćenje ekosustava tradicionalnim metodama mogu biti potrebni mjeseci terenskog rada, a ponekad su i vrste prerijetke ili premale da bi se uočile. S druge strane, znanstvenici mogu otkriti eDNA na jako malom uzorku. Zbog toga je eDNA vrijedan dodatak tradicionalnim metodama, može pomoći odgovoriti na pitanja: koje su vrste bile u okolišu; u kojim staništima i kada; je li se ekosustav mijenjao i koji su načini obnove. Inače, eDNA može trajati u okolišu danima, tjednima, čak godinama ako se uzorak nalazi u hladnim uvjetima. Mogućnost duljeg održavanja znači da može pružiti važne informacije o tome koje su vrste bile dulje prisutne na nekim područjima – to ga čini prilično učinkovitim. Zanimljivo je i da može pomoći kod definiranja vrsta koje su korisne za okoliš. Napokon, eDNA daje nam mogućnost da proširimo spektar ekološke analize kako bismo uključili više zaštićenih vrsta. Također, ta bi se znanost potencijalno mogla proširiti na sve široko rasprostranjene vodozemce i na otkrivanje vodenih sisavaca, ribljih vrsta i beskralježnjaka.

Upravo je činjenica da tehnologija eDNA ima iznimno mnogo namjena njezina velika prednost, a istraživanje o primjeni razvija se nevjerojatnom brzinom, ističu stručnjaci. Primjerice, trenutačno se upotrebljava za identifikaciju vrsta šišmiša, ali očekuje se da će proširiti svoje mogućnosti za identificiranje više vrsta, uključujući vodene organizme.

Niz primjena

Osim toga, eDNA omogućio je istraživanja koja su pokazala da životinjska vrsta za koju se vjeruje da je izumrla uopće nije izumrla. Riječ je o brazilskoj žabi Phantasmarana (Megaelosia) bocainensis, za koju se vjerovalo da ne postoji od 1968. godine. Ipak, ispostavilo se da još postoji, a dokaz je činjenica da su 2020. godine, zahvaljujući novim tehnologijama detekcije gena, pronađeni tragovi njezina DNK-a u uzorcima eDNA-a. Također, tehnike za proučavanje eDNA bile su korisne i u slučaju COVID-19. Naime, iako genom koronavirusa nije DNK, već RNK, istraživači su brzo optimirali tehnike za otkrivanje RNK koronavirusa u ljudskom zraku i otpadnim vodama, navodi greenlightco.co.uk.

Sigurno je da alternativna i inovativna rješenja postaju ključna u očuvanju planeta. Pri tome se posljednjih godina napokon sve više pozornosti pridaje bioraznolikosti kada je u pitanju očuvanje okoliša. Jer ne, ponekad nije riječ o tome koje nam se biće sviđa ili ne. Riječ je o tome da su nam potrebni sinergija i očuvanje organizama kako bismo očuvali planet. A s obzirom na to da smo mi – ljudi – ti koji smo na invazivan način ugrozili organizme u njihovim staništima kako bismo sebi omogućili komforan život, sada je na nama da ulažemo i smišljamo inovacije kako bismo ih i očuvali. Upravo zato, s potencijalom da se proširi kao alat za praćenje organizama na svim terenima, eDNA je tek jedna od uzbudljivih inovacija koje bi mogle pomoći očuvati i obnoviti ekološki svijet, a tek treba vidjeti gdje su joj granice. 

PET GLAVNIH POKRETAČA KRIZE U PRIRODI Zašto je važno čuvati bioraznolikost

Otprilike milijun životinjskih i biljnih vrsta prijeti izumiranje, a mnoge bi mogle nestati za manje od nekoliko desetljeća, prema podacima Ujedinjenih naroda. Zato je, među ostalim, 190 zemalja prihvatilo Globalni okvir za biološku raznolikost, koji upozorava i na ključne okidače krize:

1. Promjene u korištenju kopna i mora: Načini na koje se koriste kopno i more imaju golem utjecaj na biološku raznolikost. Promjena tih načina može smanjiti pritisak na ekosustave. Samo bi današnja mogla uzrokovati nestanak 85 posto od 28.000 vrsta.

2. Klimatske promjene: Porast globalnih temperatura mogao bi ugroziti svaku šestu vrstu na globalnoj razini.

3. Onečišćenje: Onečišćenje zraka, tla i vode u porastu je na globalnoj razini, a smanjenje toga uz istodobno gospodarenje kemikalijama i otpadom ključno je za borbu protiv krize u prirodi. Osim toga, uporaba pesticida glavni je uzrok propadanja biljaka i insekata.

4. Izravno iskorištavanje prirodnih resursa: Sprečavanje i preokretanje degradacije kopna i oceana može spriječiti gubitak milijun ugroženih vrsta.

5. Invazivne vrste: Strane vrste su one koje su se počele nesmiljeno širiti izvan svog uobičajenog staništa. One mogu prouzročiti pad ili čak izumiranje autohtonih vrsta u tim okružjima.

Izvor: Globalni okvir za biološku raznolikost, ‘Konferencija Ujedinjenih naroda o biološkoj raznolikosti (COP15)‘