Wetenschappers van de Universiteit van Hawai'i van de afdeling Biologie van Mānoa hebben een techniek ontwikkeld om de hoeveelheid levend koraal op een rif te meten door DNA te analyseren in kleine monsters van zeewater. Het nieuwe onderzoek van Patrick Nichols, een afgestudeerde student in het afstudeerprogramma mariene biologie, en Peter Marko, een universitair hoofddocent bij de afdeling Biologie, werd gepubliceerd in Milieu DNA .

Visuele onderzoeken onder water worden veel gebruikt in de ecologie van koraalriffen en vormen een belangrijk onderdeel van elk programma voor het monitoren van koraalriffen. Echter, visuele onderzoeken worden meestal uitgevoerd met behulp van SCUBA, wat zowel tijdrovend als logistiek uitdagend kan zijn.

Als een efficiënte aanvulling op visuele enquêtes, de analyse van omgevings-DNA (eDNA), DNA afgestoten of verdreven door organismen in het milieu, gebruikt om de soortenrijkdom te beoordelen, voornamelijk in aquatische omgevingen. De techniek maakt gebruik van het feit dat alle organismen constant DNA afgeven aan de omgeving, een genetisch residu achterlatend dat kan worden opgespoord en geanalyseerd met moleculair-biologische hulpmiddelen.

Ondanks het toenemende gebruik van eDNA om de aan- en afwezigheid van soorten te catalogiseren, een betrouwbaar verband tussen de overvloed aan organismen en de hoeveelheid DNA is ongrijpbaar gebleven. In hun krant Nichols en Marko tonen aan dat deze nieuwe methode, getest op koraalriffen in Hawaï, een snelle en kosteneffectieve manier is om de dekking van levend koraal te meten, " de hoeveelheid koraalrif die wordt ingenomen door levende koralen. Omdat koralen de aanwezigheid van vele andere soorten op een rif vergemakkelijken, koraalbedekking is een van de vele belangrijke meetlatten die wetenschappers gebruiken om de status van een rif te karakteriseren, een urgente opgave op riffen die wereldwijd aan het afnemen zijn als gevolg van de wereldwijde klimaatverandering.

"Het verbaast me nog steeds dat in een klein buisje water, er is genoeg informatie om de relatieve overvloed van hele gemeenschappen te volgen, "zei Nichols. "Het vergroten van de breedte en reikwijdte van onderzoeken is precies wat de toekomst van eDNA zo spannend maakt!"

"Metabarcodering"

Het project gebruikte "metabarcoding, " een techniek waarbij al het DNA in een watermonster in één stap wordt geanalyseerd met DNA-sequencing. Vervolgens worden de DNA-sequenties van koraal geïdentificeerd en geteld om de abundanties van verschillende soorten koralen bij elk rif te bepalen. Gedegradeerde riffen hebben heel weinig koraal-eDNA terwijl riffen met meer levende koralen een veel sterkere eDNA-handtekening van koraal hebben.

De auteurs leggen in hun paper uit dat deze nieuwe techniek kan worden gebruikt om veranderingen in de gezondheid van koraalriffen en de samenstelling van de gemeenschap in de loop van de tijd te volgen, evenals het detecteren van zeldzame soorten die anders zouden kunnen worden gemist door traditionele visuele onderzoeksmethoden.

"Als je me 10 jaar geleden zou vragen of dit mogelijk was, Ik zou hebben gezegd, 'Echt niet, '", zei Marko. "Maar technologische vooruitgang en dalende kosten van zeer gevoelige DNA-sequencingmethoden hebben de deur geopend voor allerlei belangrijke ecologische vragen."

De onderzoekers passen momenteel wat ze van het project hebben geleerd toe op de meest overtuigende toepassingen van eDNA-monitoring in gemeenschappen die veel moeilijker visueel te beoordelen zijn, zoals diepe riffen die mogelijk een toevluchtsoord bieden tegen klimaatverandering voor temperatuurgevoelige soorten.