El DNA lingkungan (eDNA) merevolusi cara kita mempelajari ekosistem laut.Berkat teknik ini, kini dimungkinkan untuk mengetahui spesies mana yang telah melewati suatu area tanpa perlu melihat atau menangkapnya. Cukup dengan mengambil sampel air, mengekstrak materi genetik yang terkandung di dalamnya, dan menganalisisnya dengan alat molekuler yang sangat presisi.
Dalam kasus lautan, eDNA telah menjadi sebuah alat canggih untuk memantau cetacea dan organisme laut lainnyaHal ini terutama berlaku di wilayah yang sangat luas yang sulit diambil sampelnya menggunakan metode tradisional. Mulai dari kampanye internasional berskala besar hingga laboratorium yang khusus mempelajari keanekaragaman hayati perairan, semakin banyak proyek yang mengandalkan teknologi ini untuk meningkatkan konservasi dan pengelolaan lingkungan laut.
Apa itu DNA lingkungan dan bagaimana cara mendapatkannya dari laut?
Ketika kita berbicara tentang eDNA, kita merujuk pada... DNA yang ditinggalkan organisme di lingkungan Melalui sel kulit, feses, lendir, serpihan jaringan, sisik, atau bahkan fragmen mikroskopis yang terlepas saat berenang. Materi genetik ini tetap berada di air, tanah, atau udara untuk sementara waktu dan dapat dikumpulkan jika diambil sampelnya dengan benar.
Dalam ekosistem laut, prosedur yang paling umum terdiri dari: Kumpulkan beberapa liter air laut dan saringlah. untuk menahan semua partikel biologis tersebut. Mikroorganisme seperti bakteri dan fitoplankton terperangkap dalam filter, tetapi juga sejumlah kecil mikroorganisme lainnya. de pecesmamalia laut dan vertebrata laut lainnya yang keberadaannya akan sangat sulit dideteksi hanya dengan mata telanjang.
Setelah material berada di dalam filter, proses pun dimulai. Mengekstraksi DNA di laboratorium dan memperbanyaknya menggunakan teknik biologi molekuler.seperti PCR dan metabarcoding. Kemudian, fragmen tersebut diurutkan dan dibandingkan dengan basis data referensi untuk mengidentifikasi spesies mana yang dimiliki oleh setiap fragmen.
Pendekatan ini memiliki satu konsekuensi utama: Kualitas dan cakupan basis data genetik menentukan spesies mana yang dapat dideteksi.Jika urutan genetik suatu spesies tidak terdaftar dalam basis data tersebut, spesies itu tidak akan muncul dalam hasil pencarian, meskipun spesies tersebut sebenarnya ada di ekosistem yang diambil sampelnya.
Selain itu, eDNA memiliki kekhususan tersendiri dalam hal interpretasinya: Menemukan DNA suatu spesies dalam sampel tidak selalu berarti bahwa hewan tersebut berada pada titik waktu yang tepat itu.Arus laut dapat mengangkut materi genetik, kontaminasi silang dapat terjadi, dan bahkan jejak mangsa dapat ditemukan dalam isi perut predator. Oleh karena itu, sangat penting untuk menganalisis data eDNA dalam konteks oseanografi dan ekologinya.
Keunggulan eDNA dibandingkan metode pengambilan sampel tradisional
Analisis DNA lingkungan telah mendapatkan tempat dalam perangkat ekologi kelautan karena menawarkan Keunggulan yang sangat jelas dibandingkan metode pengambilan sampel klasik, seperti penangkapan ikan dengan jaring pukat, sensus visual, atau penangkapan langsung organisme.
Salah satu keunggulan terpenting adalah bahwa ini adalah metodologi non-invasifTidak perlu menangkap, memanipulasi, atau membahayakan organisme untuk mengetahui bahwa organisme tersebut ada atau pernah ada. Hal ini sangat relevan terutama saat bekerja dengan spesies yang dilindungi atau terancam punah, atau dengan hewan besar seperti paus dan lumba-lumba.
eDNA juga menyediakan banyak hal objektivitas dalam identifikasi spesiesMeskipun metode visual sangat bergantung pada pengalaman dan pelatihan pengamat, penugasan urutan gen ke spesies didasarkan pada perbandingan dengan basis data genetik. Meskipun basis data ini masih terus berkembang dan meningkat, proses ini mengurangi bias yang terkait dengan keahlian taksonomi.
Keunggulan utama lainnya adalah kemampuannya untuk mendeteksi spesies langka, tersembunyi, atau sulit ditemukan yang tidak terdeteksi dalam pengambilan sampel visual atau jaring ikan. Hewan yang jarang muncul ke permukaan, yang menjauh dari perahu, atau yang bergerak di perairan dalam dapat meninggalkan jejak eDNA yang cukup untuk dideteksi.
Terakhir, eDNA memfasilitasi eksplorasi lingkungan yang sulit dijangkauMetode ini sangat berguna di daerah yang jauh dari pantai, zona laut dalam, atau habitat di mana metode tradisional akan mahal, berisiko, atau tidak efisien. Dengan perencanaan pengambilan sampel yang tepat, area yang sangat luas dapat dicakup dalam waktu yang relatif singkat dan dengan biaya yang moderat, menjadikannya metode yang sangat menjanjikan dan hemat biaya untuk memantau lingkungan laut.
Sebuah studi penting: memantau mamalia laut dengan eDNA di laut lepas.
Sebuah karya yang dikembangkan oleh Institut Oseanografi Spanyol (IEO, CSIC), bersama dengan Institut Penelitian Maritim (IIM-CSIC)Studi ini, yang diterbitkan dalam jurnal Marine Environmental Research, telah secara jelas menunjukkan potensi DNA lingkungan untuk mempelajari cetacea di laut lepas. Studi ini berfokus pada perbandingan hasil yang diperoleh dengan eDNA dengan hasil sensus visual tradisional.
Tim ilmiah menganalisis kesepakatan antara kedua metode pada skala spasial yang berbedadari area yang sangat luas hingga skala menengah dan lebih halus. Data menunjukkan bahwa eDNA sangat andal untuk menggambarkan keanekaragaman dan distribusi cetacea ketika bekerja pada skala spasial menengah, yang jelas melengkapi informasi yang dikumpulkan oleh pengamat di atas kapal.
Salah satu poin paling mencolok dari penelitian ini adalah bahwa eDNA memungkinkan deteksi spesies yang belum terlihat selama kampanye tersebut.Di antara catatan tersebut terdapat penampakan paus orca, paus pilot sirip panjang, dan paus berparuh True, spesies yang mudah luput dari pengamatan visual karena perilakunya, kelimpahannya yang rendah, atau pola penyelamannya.
Pada saat yang sama, pola distribusi spasial yang diperoleh menggunakan eDNA sebagian besar bertepatan dengan penampakan untuk Spesies cetacea yang lebih umum, seperti paus sirip.Selain itu, analisis ini memberikan informasi baru tentang lumba-lumba bergaris, spesies yang seringkali kurang terwakili dalam catatan visual karena dinamika kelompok dan perilakunya di permukaan.
Bukti ini mendorong tim yang dipimpin oleh Miguel Álvarez, sebagai bagian dari tesis doktoralnya, untuk menyoroti eDNA sebagai sebuah alat pelengkap utama untuk pemantauan cetaceaPenerapannya sangat menarik terutama untuk spesies langka, sulit ditemukan, atau sulit dideteksi, meningkatkan pengetahuan ilmiah tentang keberadaan dan distribusinya serta mendukung strategi pengelolaan dan konservasi yang lebih efektif, seperti yang digariskan oleh peneliti yang bertanggung jawab atas studi ini, Dr. Paula Suárez.
Kampanye SCANS-IV: liputan ruang angkasa yang belum pernah terjadi sebelumnya.
Penelitian yang dilakukan oleh IEO dan IIM-CSIC dilaksanakan dalam kerangka kerja Kampanye Eropa SCANS-IVIni adalah salah satu inisiatif terbesar yang didedikasikan untuk memantau cetacea di Atlantik Utara. Kampanye ini bertujuan untuk mendapatkan perkiraan yang andal tentang kelimpahan dan distribusi mamalia laut ini di wilayah samudra yang luas.
Selama SCANS-IV, data berikut dikumpulkan. 258 sampel air di 129 stasiun yang tersebar di wilayah laut seluas 270.684 km².Hal ini menjadikan upaya ini sebagai salah satu cakupan spasial terbesar yang dicapai hingga saat ini dalam studi eDNA yang diterapkan pada cetacea. Setiap sampel diproses untuk mengekstrak dan menganalisis DNA lingkungan, yang kemudian dibandingkan dengan data pengamatan visual.
Volume data yang dikumpulkan memungkinkan evaluasi yang cukup rinci mengenai hal tersebut. kecocokan antara pola yang diamati oleh para pengamat dan pola yang diungkapkan oleh eDNAPendekatan multi-skala ini sangat penting untuk memahami sejauh mana kedua metode tersebut saling melengkapi dan di mana masing-masing memberikan nilai tambah terbesar, baik pada skala wilayah luas maupun pada tingkat yang lebih lokal.
Pekerjaan ini didanai oleh Yayasan Keanekaragaman Hayati melalui proyek NuTEC (Teknologi molekuler dan kendali jarak jauh baru untuk penilaian populasi cetacea)Dana Generasi Berikutnya dari Uni Eropa disalurkan melalui kesepakatan antara Kementerian Pertanian, Perikanan dan Pangan dan CSIC, serta proyek ESMARES 2, yang bertujuan untuk melaksanakan pemantauan Strategi Kelautan di Spanyol melalui IEO dan didanai bersama oleh Dana Maritim, Perikanan dan Akuakultur Eropa (EMFF).
Seluruh jaringan pembiayaan dan kolaborasi kelembagaan ini menyoroti Kepentingan strategis eDNA untuk pengelolaan lautan yang berkelanjutan.membantu memperkuat tata kelola internasional dan memastikan bahwa laut dan samudra terlindungi, aman, dan bersih dalam menghadapi polusi plastik dan dikelola berdasarkan pengetahuan ilmiah yang paling mutakhir.
Seluruh jaringan pembiayaan dan kolaborasi kelembagaan ini menyoroti Kepentingan strategis eDNA untuk pengelolaan lautan yang berkelanjutan.Membantu memperkuat tata kelola internasional dan memastikan bahwa laut dan samudra terlindungi, aman, bersih, dan dikelola berdasarkan pengetahuan ilmiah yang paling mutakhir.
Penerapan DNA lingkungan dalam ekosistem laut dan habitat lainnya
Meskipun mamalia laut merupakan contoh yang sangat mencolok, DNA lingkungan memiliki beragam aplikasi dalam pemantauan ekosistemMetodologi ini telah diterapkan pada lingkungan laut, air tawar, dan darat. Berbagai laboratorium dan perusahaan khusus telah mengembangkan proyek untuk memaksimalkan manfaatnya dalam konteks yang sangat berbeda.
Salah satu kalimat yang paling ampuh adalah penentuan keanekaragaman hayati dan karakterisasi komunitas biologisMelalui metabarcoding eDNA, semacam "gambaran" spesies yang ada di suatu area tertentu dapat diperoleh, mengidentifikasi seluruh kelompok taksonomi dalam satu analisis. Hal ini berguna untuk menilai kesehatan ekosistem, mendeteksi perubahan komposisi spesies, dan mempelajari dampak perubahan iklim terhadap keanekaragaman hayati.
Aplikasi penting lainnya adalah deteksi dini spesies eksotik dan invasifDengan mendeteksi keberadaan mereka pada tahap yang sangat awal, eDNA memungkinkan pengaktifan langkah-langkah pengelolaan sebelum spesies-spesies ini menyebar dan menyebabkan dampak ekologis dan ekonomi yang signifikan. Perusahaan seperti Eurofins Cavendish telah mengembangkan protokol khusus untuk mengidentifikasi spesies-spesies ini di perairan, sehingga memfasilitasi respons cepat terhadap potensi invasi biologis.
eDNA juga digunakan untuk mempelajari Pola makan berbagai spesies didasarkan pada kotoran mereka.Dengan menganalisis DNA yang terkandung dalam sisa-sisa tersebut, dimungkinkan untuk merekonstruksi secara detail apa yang dimakan hewan-hewan tersebut, yang berkontribusi pada pemahaman yang lebih baik tentang jaring makanan, interaksi predator-mangsa, dan kemungkinan perubahan ketersediaan sumber daya makanan di ekosistem laut.
Terakhir, penggunaan eDNA untuk perhitungan indeks biologis klasikseperti IBMWP (indeks makroinvertebrata bentik) atau IPS (indeks diatom), dengan mengadaptasinya ke konteks molekuler. Jenis studi ini bertujuan untuk memverifikasi sejauh mana indeks berbasis eDNA dapat menggantikan atau melengkapi metode pengambilan sampel fisik tradisional untuk makroinvertebrata atau mikroalga, dengan peningkatan kecepatan dan cakupan spasial.
Eurofins Cavendish dan kebangkitan ekologi molekuler terapan
Di bidang terapan, perusahaan-perusahaan seperti Eurofins Cavendish telah memposisikan diri sebagai pemimpin dalam analisis DNA lingkungan. untuk deteksi spesies dan studi keanekaragaman hayati. Pada tahun 2023, perusahaan meluncurkan laboratorium ekologi molekuler dengan fokus kuat pada eDNA, khususnya yang ditujukan untuk ekosistem perairan.
Jenis laboratorium ini menawarkan Solusi yang dirancang khusus untuk peneliti, organisasi konservasi, dan administrasi publik.Layanan mereka mencakup berbagai hal, mulai dari merancang kampanye pengambilan sampel dan melakukan analisis molekuler hingga menafsirkan hasil dan menyiapkan laporan yang berguna untuk perencanaan keanekaragaman hayati atau penilaian dampak lingkungan.
Salah satu kekuatan tim-tim ini adalah... pendekatan yang ketat dan berbasis buktiHal ini didukung oleh protokol standar dan kontrol kualitas yang ketat. Hasilnya pun dapat diandalkan, yang sangat penting untuk pengambilan keputusan dalam pengelolaan lingkungan, pemantauan rencana konservasi, dan perancangan kebijakan untuk perlindungan lingkungan laut.
Selain itu, Eurofins Cavendish dan pelaku industri lainnya turut berkontribusi pada Mengembangkan dan menyempurnakan metodologi eDNA baru.dengan mengadaptasinya ke berbagai matriks (air laut, air tawar, sedimen, udara) dan kelompok taksonomi yang berbeda. Dengan cara ini, teknik tersebut menjadi lebih presisi, efisien, dan mudah diakses oleh semakin banyak pengguna.
Bagi entitas yang tertarik untuk menerapkan jenis analisis ini, kolaborasi dengan laboratorium khusus merupakan suatu keharusan. jalur cepat untuk memasukkan genetika lingkungan ke dalam proyek merekatanpa perlu membangun infrastruktur kompleks sendiri. Hal ini memudahkan baik organisasi kecil maupun institusi besar untuk memanfaatkan eDNA.
Peran penyuluhan: memahami eDNA di luar laboratorium
Perkembangan pesat eDNA telah disertai dengan upaya signifikan dalam penyebaran dan pendidikan sainsSalah satu contohnya adalah karya Laboratorium Oseanografi dan Meteorologi Atlantik (AOML) NOAA, yang telah mengembangkan serangkaian video pendidikan berjudul "Exploring Environmental DNA," yang tersedia di situs web dan saluran YouTube mereka.
Serial ini menjelaskannya dengan cara yang sederhana. Apa itu DNA lingkungan, bagaimana cara pengambilannya, dan untuk apa DNA lingkungan digunakan?Dengan menggunakan lautan sebagai latar utama, teknologi pengambilan sampel yang dikembangkan di AOML dipamerkan, kegiatan ekstraksi DNA praktis dipresentasikan, dan aplikasi yang terkait dengan keanekaragaman hayati, spesies invasif, dan spesies yang terancam punah diilustrasikan.
Proyek ini melibatkan partisipasi dari mahasiswa pascasarjana, seperti Megan Deehan dari Sekolah Ilmu Kelautan dan Atmosfer Rosenstiel di Universitas Miamiyang menyelesaikan magang komunikasi sains di AOML, serta para ilmuwan dari NOAA dan Cooperative Institute for Marine and Atmospheric Studies (CIMAS). Inisiatif semacam ini membantu mendekatkan biologi molekuler kepada masyarakat umum, guru, dan peneliti masa depan.
Pemahaman yang baik tentang dasar-dasar eDNA tidak hanya berfungsi untuk membangkitkan panggilan ilmiah, tetapi juga untuk... Para manajer, teknisi, dan warga negara akan lebih memahami kemungkinan dan keterbatasan alat ini.Hal ini menghindari ekspektasi yang tidak realistis dan mendorong penggunaan yang bertanggung jawab dan berdasarkan informasi yang memadai dalam pengelolaan lingkungan laut.
Dialog antara laboratorium, administrasi, perusahaan, dan masyarakat sipil adalah kunci untuk Keputusan terkait konservasi dan pengelolaan laut harus didasarkan pada data yang akurat. dan dalam metodologi yang sesuai untuk setiap kasus, dan eDNA sedang dikonfigurasi sebagai salah satu pilar dari pendekatan berbasis bukti yang baru tersebut.
Semua hal di atas menunjukkan bahwa DNA lingkungan telah menjadi alat utama untuk memantau ekosistem laut., dengan kemampuan untuk secara efektif melengkapi metode tradisional, meningkatkan deteksi spesies yang sulit diamati, memperluas cakupan spasial pengambilan sampel, dan memberikan informasi penting untuk konservasi dan pengelolaan lautan yang berkelanjutan, asalkan disertai dengan basis data referensi yang baik, protokol yang kuat, dan interpretasi hasil yang cermat dalam konteks ekologis dan oseanografisnya.
