تریکودرهای وحشی: رمزگشایی از اسرار حیات وحش اورست با eDNA

دانشمندان شواهدی از ۱۸۷ رده‌بندی زیستی را در ۲۰ لیتر آب جمع‌آوری‌شده از یکی از سخت‌ترین محیط‌های روی زمین پیدا کردند.
تیمی از دانشمندان به رهبری انجمن حفاظت از حیات وحش (WCS) و دانشگاه ایالتی آپالاچی با استفاده از DNA محیطی (eDNA) تنوع زیستی آلپی بلندترین کوه روی زمین، کوه اورست با عرض ۸۸۴۹ متر (۲۹,۰۳۲ فوت)، را مستند کرده‌اند. این کار مهم بخشی از برنامه پیشگامانه نشنال جئوگرافیک و Rolex Perpetual Planet Everest Expedition در سال ۲۰۱۹ است که بزرگترین سفر اکتشافی علمی به اورست تاکنون محسوب می‌شود.
این تیم که یافته‌های خود را در مجله iScience منتشر کرده‌اند، طی چهار هفته، eDNA را از نمونه‌های آب ده برکه و نهر در اعماق مختلف از ۴۵۰۰ متر (۱۴۷۶۳ فوت) تا ۵۵۰۰ متر (۱۸۰۴۴ فوت) جمع‌آوری کردند. این مکان‌ها شامل مناطقی از کمربندهای آلپی هستند که در بالای خط رویش درختان وجود دارند و شامل طیف وسیعی از گونه‌های گیاهان گلدار و درختچه‌ها هستند، و همچنین کمربندهای بادی که فراتر از گیاهان گلدار و درختچه‌ها در بالادست زیست‌کره امتداد دارند. آن‌ها موجوداتی متعلق به ۱۸۷ رده طبقه‌بندی را تنها از ۲۰ لیتر آب شناسایی کردند که معادل ۱۶.۳٪ یا یک ششم از کل رده‌های شناخته شده در درخت زندگی، درخت خانوادگی تنوع زیستی زمین، است.
eDNA مقادیر ناچیزی از مواد ژنتیکی به جا مانده از موجودات زنده و حیات وحش را جستجو می‌کند و روشی مقرون به صرفه‌تر، سریع‌تر و جامع‌تر برای بهبود قابلیت‌های تحقیقاتی جهت ارزیابی تنوع زیستی در محیط‌های آبی ارائه می‌دهد. نمونه‌ها با استفاده از یک جعبه مهر و موم شده حاوی فیلتری که مواد ژنتیکی را به دام می‌اندازد، جمع‌آوری می‌شوند و سپس در آزمایشگاه با استفاده از متابارکدگذاری DNA و سایر تکنیک‌های تعیین توالی تجزیه و تحلیل می‌شوند. WCS از eDNA برای کشف گونه‌های نادر و در معرض خطر از نهنگ‌های گوژپشت گرفته تا لاک‌پشت‌های نرم‌پوسته Swinhoe، یکی از نادرترین گونه‌های روی زمین، استفاده می‌کند.
نقشه حرارتی از توالی‌های خوانده شده از باکتری‌های شناسایی شده و طبقه‌بندی شده به ترتیب طبقه‌بندی با استفاده از SingleM و پایگاه داده Greengenes از هر سایت.
اگرچه تحقیقات اورست بر شناسایی در سطح راسته متمرکز بود، اما این تیم توانست بسیاری از ارگانیسم‌ها را تا سطح جنس یا گونه شناسایی کند.
برای مثال، این تیم روتیفرها و خرس‌های آبی را شناسایی کرد، دو حیوان کوچک که در برخی از سخت‌ترین و شدیدترین محیط‌ها رشد می‌کنند و از مقاوم‌ترین حیوانات شناخته شده روی زمین محسوب می‌شوند. علاوه بر این، آنها جوجه برفی تبتی را که در پارک ملی ساگارماتا یافت شد، کشف کردند و از یافتن گونه‌هایی مانند سگ‌های خانگی و مرغ‌ها که نشان‌دهنده تأثیر فعالیت‌های انسانی بر چشم‌انداز هستند، شگفت‌زده شدند.
آنها همچنین درختان کاجی را یافتند که فقط در دامنه تپه‌هایی بسیار دور از محل نمونه‌برداری آنها یافت می‌شوند، که نشان می‌دهد چگونه گرده‌های گیاهان توسط باد به ارتفاعات این حوزه‌های آبخیز منتقل می‌شوند. موجود دیگری که آنها در چندین مکان یافتند، مگس یک روزه بود که یک شاخص شناخته شده برای تغییرات محیطی است.
فهرست eDNA به پایش زیستی آینده ارتفاعات هیمالیا و مطالعات مولکولی گذشته‌نگر برای ارزیابی تغییرات در طول زمان، همزمان با گرمایش ناشی از آب و هوا، ذوب یخچال‌های طبیعی و تأثیرات انسانی بر این اکوسیستم مشهور جهانی که به سرعت در حال تغییر است، کمک خواهد کرد.
دکتر تریسی سیمون از برنامه سلامت حیوانات WCS، سرپرست مشترک تیم بیوفیلد اورست و محقق ارشد، گفت: «تنوع زیستی زیادی وجود دارد. محیط کوهستانی، از جمله کوه اورست، باید علاوه بر نظارت زیست‌اقلیمی و ارزیابی تأثیر تغییرات اقلیمی، تحت نظارت مداوم و بلندمدت تنوع زیستی کوهستانی نیز قرار گیرد.»
دکتر ماریسا لیم از انجمن حفاظت از حیات وحش گفت: «ما در جستجوی حیات به بام دنیا رفتیم. این چیزی است که ما پیدا کردیم. با این حال، داستان به همین جا ختم نمی‌شود. به اطلاعات آینده کمک می‌کند.»
دکتر آنتون سیمون، مدیر مشترک تحقیقات میدانی، محقق نشنال جئوگرافیک و دانشیار دانشگاه ایالتی آپالاچی، گفت: «یک قرن پیش، وقتی از او پرسیده شد: «چرا به اورست برویم؟»، کوهنورد بریتانیایی، جورج مالوری، پاسخ داد: «چون آنجا بود. تیم ما در سال ۲۰۱۹ نظر بسیار متفاوتی داشت: ما به کوه اورست رفتیم چون آموزنده بود و می‌توانست درباره جهانی که در آن زندگی می‌کنیم به ما بیاموزد.»
نویسندگان امیدوارند با در دسترس قرار دادن این مجموعه داده‌های متن‌باز برای جامعه تحقیقاتی، به تلاش مداوم برای ایجاد منابع مولکولی جهت مطالعه و ردیابی تغییرات تنوع زیستی در بلندترین کوه‌های زمین کمک کنند.
استناد به مقاله: لیم و همکاران، استفاده از DNA محیطی برای ارزیابی تنوع زیستی درخت زندگی در ضلع جنوبی کوه اورست، iScience (2022) ماریسا کی. وی. لیم، 1. آنتون سیمون، 2. باتیا نایتینگل، 1. چارلز اس. آی. خو، 3. استفان آر. پی. هالوی، 4. آدام جی. سولون، 5. نیکلاس بی. دراگون، 5. استیون کی. اشمیت، 5. الکس تیت، 6. ساندرا آلوین، 6. آرورا کی. المور، 6،7 و تریسی ای. سایمون، 1،8
۱ انجمن حفاظت از حیات وحش، برنامه سلامت جانورشناسی، باغ وحش برانکس، برانکس، نیویورک ۱۰۴۶۰، ایالات متحده آمریکا ۲ دانشگاه ایالتی آپالاچی، گروه جغرافیا و برنامه‌ریزی، بون، کارولینای شمالی ۲۸۶۰۸، ایالات متحده آمریکا ۳ دانشگاه مک‌گیل، ردپث گروه موزه‌ها و زیست‌شناسی، مونترال، H3A 0G4، کاناداQ94 گروه صنایع اولیه، ولینگتون ۶۰۱۱، نیوزیلند ۵ دانشگاه کلرادو، گروه بوم‌شناسی و زیست‌شناسی تکاملی، بولدر، کلرادو ۸۰۳۰۹، ایالات متحده آمریکا ۶ انجمن نشنال جئوگرافیک، واشنگتن دی سی، ۲۰۰۳۶، USAQ107 اداره ملی اقیانوسی و جوی، سیلور-اسپرینگ، مریلند ۲۰۹۱۰، ایالات متحده آمریکا ۸ رابط اصلی* ارتباطات
ماموریت: WCS از طریق علم، تلاش‌های حفاظتی، آموزش و الهام بخشیدن به مردم برای قدردانی از طبیعت، حیات وحش و گونه‌های جانوری را در سراسر جهان نجات می‌دهد. برای انجام ماموریت خود، WCS در باغ وحش برانکس مستقر است و از تمام توان برنامه جهانی حفاظت خود استفاده می‌کند، که سالانه ۴ میلیون نفر در تقریباً ۶۰ کشور و تمام اقیانوس‌های جهان و همچنین پنج پارک حیات وحش در نیویورک از آن بازدید می‌کنند. WCS تخصص خود را در باغ وحش‌ها و آکواریوم‌ها برای دستیابی به ماموریت حفاظتی خود گرد هم می‌آورد. به newsroom.wcs.org مراجعه کنید. دنبال کنید: @WCSNewsroom. برای اطلاعات بیشتر: ۳۴۷-۸۴۰-۱۲۴۲. به پادکست صوتی WCS Wild در اینجا گوش دهید.
دانشگاه ایالتی آپالاچی، به عنوان برترین موسسه دولتی در جنوب شرقی آمریکا، دانشجویان را برای داشتن زندگی‌ای سرشار از موفقیت به عنوان شهروندان جهانی آماده می‌کند، شهروندانی که آینده‌ای پایدار برای همه را درک کرده و مسئولیت آن را بر عهده می‌گیرند. تجربه آپالاچی با گرد هم آوردن افراد به روش‌های الهام‌بخش برای کسب و خلق دانش، رشد جامع، عمل با اشتیاق و عزم راسخ و پذیرش تنوع و تفاوت، روحیه مشارکت را پرورش می‌دهد. آپالاچیان، واقع در کوه‌های بلو ریج، یکی از ۱۷ پردیس دانشگاه کارولینای شمالی است. دانشگاه آپالاچیان با نزدیک به ۲۱۰۰۰ دانشجو، نسبت دانشجو به استاد پایینی دارد و بیش از ۱۵۰ برنامه کارشناسی و کارشناسی ارشد ارائه می‌دهد.
همکاری نشنال جئوگرافیک با رولکس از سفرهای اکتشافی برای کشف بحرانی‌ترین مکان‌های روی زمین پشتیبانی می‌کند. این سفرها با استفاده از تخصص علمی مشهور جهانی و فناوری پیشرفته برای کشف بینش‌های جدید در مورد سیستم‌های حیاتی برای حیات روی زمین، به دانشمندان، سیاست‌گذاران و جوامع محلی کمک می‌کنند تا برای آب و هوا و تأثیرات اقلیمی برنامه‌ریزی و راه‌حل‌هایی پیدا کنند. محیط زیست در حال تغییر است و شگفتی‌های جهان ما را از طریق داستان‌های قدرتمند روایت می‌کند.
تقریباً یک قرن است که رولکس از کاوشگران پیشگامی که به دنبال گسترش مرزهای امکانات بشری هستند، حمایت می‌کند. این شرکت با تعهد بلندمدت به حمایت از افراد و سازمان‌هایی که از علم برای درک و توسعه راه‌حل‌هایی برای مشکلات زیست‌محیطی امروز استفاده می‌کنند، از حمایت از تحقیق برای اکتشاف به حفاظت از کره زمین روی آورده است.
این تعامل با راه‌اندازی «سیاره‌ی ابدی» در سال ۲۰۱۹ تقویت شد، که در ابتدا بر افرادی تمرکز داشت که از طریق جوایز رولکس برای شرکت‌ها به جهانی بهتر کمک می‌کنند، از طریق همکاری با میشن بلو از اقیانوس‌ها محافظت می‌کنند و تغییرات اقلیمی را به واقعیت تبدیل می‌کنند. این برنامه به عنوان بخشی از رابطه‌اش با انجمن نشنال جئوگرافیک شناخته می‌شود.
مجموعه گسترده‌تر مشارکت‌های دیگر که تحت ابتکار سیاره ابدی اتخاذ شده‌اند، اکنون شامل موارد زیر است: سفرهای اکتشافی قطبی که مرزهای اکتشاف زیر آب را جابجا می‌کنند؛ بنیاد یک اقیانوس و منکاب که از تنوع زیستی آب‌بازسانان در مدیترانه محافظت می‌کنند؛ سفر اکتشافی شونان-ها که کیفیت آب در یوکاتان، مکزیک را آشکار می‌کند؛ سفر اکتشافی بزرگ به قطب شمال در سال ۲۰۲۳ برای جمع‌آوری داده‌ها در مورد تهدیدات قطب شمال؛ قلب‌ها در یخ، همچنین برای جمع‌آوری اطلاعات در مورد تغییرات اقلیمی در قطب شمال؛ و ابتکار آبی موناکو، که متخصصان در راه‌حل‌های حفاظت از دریا را گرد هم می‌آورد.
رولکس همچنین از سازمان‌ها و ابتکاراتی که نسل بعدی کاوشگران، دانشمندان و فعالان محیط زیست را پرورش می‌دهند، از طریق بورسیه‌ها و کمک‌های مالی مانند انجمن جهانی بورسیه‌های زیر آب و کمک هزینه باشگاه کاوشگران رولکس، حمایت می‌کند.
انجمن نشنال جئوگرافیک یک سازمان غیرانتفاعی جهانی است که از قدرت علم، تحقیق، آموزش و داستان‌سرایی برای روشن کردن و محافظت از شگفتی‌های جهان ما استفاده می‌کند. از سال ۱۸۸۸، نشنال جئوگرافیک مرزهای تحقیق را جابجا کرده، روی استعدادهای جسورانه و ایده‌های متحول‌کننده سرمایه‌گذاری کرده، بیش از ۱۵۰۰۰ کمک‌هزینه شغلی در هفت قاره ارائه داده، سالانه به ۳ میلیون دانشجو با پیشنهادات آموزشی دسترسی داشته و از طریق امضاها، داستان‌ها و محتوا توجه جهانی را به خود جلب کرده است. برای کسب اطلاعات بیشتر، به www.nationalgeographic.org مراجعه کنید یا ما را در اینستاگرام، توییتر و فیس‌بوک دنبال کنید.
ماموریت: WCS از طریق علم، تلاش‌های حفاظتی، آموزش و الهام بخشیدن به مردم برای قدردانی از طبیعت، حیات وحش و گونه‌های جانوری را در سراسر جهان نجات می‌دهد. WCS که در باغ وحش برانکس مستقر است، از تمام توان برنامه جهانی حفاظت از محیط زیست خود برای انجام ماموریت خود استفاده می‌کند و سالانه ۴ میلیون بازدیدکننده در نزدیک به ۶۰ کشور و تمام اقیانوس‌های جهان و همچنین پنج پارک حیات وحش در شهر نیویورک دارد. WCS تخصص خود را در باغ وحش‌ها و آکواریوم‌ها برای دستیابی به ماموریت حفاظتی خود گرد هم می‌آورد. به newsroom.wcs.org مراجعه کنید. مشترک شوید: @WCSNewsroom. اطلاعات بیشتر: +1 (347) 840-1242.
یکی از بنیانگذاران SpaceRef، عضو باشگاه کاوشگران، کارمند سابق ناسا، تیم مهمان، روزنامه‌نگار، متخصص فضا و اخترزیست‌شناس، کوهنورد ناموفق.