מדענים מפתחים שיטה פורצת דרך לזיהוי DNA של נחשים פולשים בפלורידה

ברגע שמין לא יליד נכנס לסביבה, לעתים קרובות מאוחר מדי להיפטר ממנה, והפוקוס עובר לבלימה או לניהול ארוך טווח. לשתי הגישות יש עלויות כבדות הנוגעות לחיות בר מקומיות ולמימון, הסבירה מליסה מילר, המחברת הראשית של המחקר ואקולוגית פלישה במרכז המחקר והחינוך של פורט לודרדייל (UF/IFAS FLREC).

"אנו מקווים שכלי דגימת eDNA חדש שתכננו יעזור להגביר את היעילות בניהול מינים פולשניים, ויאפשר זיהוי מוקדם והסרה מהירה של מינים לא מקומיים", אמרה.

שיטת בדיקה זו, הידועה כ-Tetraplex Digital PCR, מאפשרת לחוקרים להשתמש בדגימות מים או אדמה לזיהוי מהיר ומדויק של פיתונים בורמזים, פיתונים צפון אפריקאים, מכווצני בואה ובואות קשת מ-DNA סביבתי – אשר מדענים מתייחסים אליו כ-eDNA – – נאסף בטבע. הבדיקה יכולה לזהות ארבעה מיני נחשים פולשים בו זמנית.

eDNA זה מתייחס לחומר גנטי שנשפך על ידי אורגניזמים אל סביבתם. פורסם בכתב העת של אקולוגיה ואבולוציה, מדענים מהמכון למדעי המזון והחקלאות של UF (UF/IFAS) מציגים זאת כהתקדמות משמעותית באיתור נחשים פולשים וכלי אסטרטגי להגנה על המערכות האקולוגיות של פלורידה.

"מינים קריפטיים, כמו רוב הנחשים, הם בעייתיים כשהם מוצגים מחוץ לתחום שלהם, שכן יכולת הזיהוי נמוכה, אפילו בצפיפות גבוהה. בשיטה החדשה הזו, אנחנו מגדילים את היכולת שלנו לזהות את המינים החשופים האלה בצורה אדירה, לא משנה כמה יש, " אמר סרג'יו בלגוארה-ריינה, מחבר שותף ועוזר מדען ב-UF/IFAS FLREC.

פלורידה היא ביתם של למעלה מ-500 מינים לא ילידיים, כאשר זוחלים מובילים את הדרך. יותר מ-50 מיני זוחלים לא-ילידים מבוססים כיום ברחבי המדינה, כאשר רבים מהם מהווים איומים חמורים על החקלאות, המערכות האקולוגיות המקומיות, בטיחות הציבור וכלכלת המדינה.

שיטות הניטור הנוכחיות תלויות בסקרים חזותיים של מדענים, שלעתים קרובות לא מצליחים לזהות מכווצים פולשניים מכיוון שהם חמקמקים ומסתרים. לפי הערכות, טכניקות סקר מסורתיות מזהות פחות מ-5% מהפיתונים הבורמזיים. לעומת זאת, מבחן ה-tetraplex החדש שפותח על ידי מדעני UF/IFAS יכול לזהות עקבות DNA של נחשים אלה אפילו שבועות לאחר שעזבו אזור.

פריצת דרך זו מציעה למנהלי חיות בר כלי חיוני לאימות נוכחותם של מינים חבויים אלה ולהעריך את הצלחת מאמצי ההרחקה. "בעוד שדגימת eDNA יושמה כדי לזהות חיות בר שאינן מקומיות, היתרון של המתודולוגיה שלנו הוא שאנחנו יכולים כעת לדגום עבור מיני יעד רבים בתוך מדגם בודד. זה יכול לסייע למנהלי משאבי טבע על ידי הפחתת העלויות הנדרשות לסקר עבור מי שאינו יליד מינים במערכות אקולוגיות רב-פלישות", אמר מילר.

"עם הדיוק והספציפיות הגבוהים של בדיקה זו לאיתור נחשים מכווצים פולשים, מנהלי משאבים יכולים ליישם אסטרטגיות ניהול יעילות, כגון מאמצי הסרה, במהירות ובביטחון", אמר מילר.

הבדיקה תוכננה לפעול בצורה חלקה בסביבות המגוונות והמאתגרות של פלורידה, מבתי גידול צפופים של אוורגליידס ועד לאזורים עירוניים שבהם נמצאים כעת מכווצים שאינם מקומיים. עם גישה מבוססת DNA זו, מנהלי חיות בר יכולים ליישם תוכניות המנטרות מינים מרובים, לתעדף מאמצי תגובה ובסופו של דבר להפחית את ההשפעות האקולוגיות של נחשים אלו על המערכות האקולוגיות של פלורידה ומאמצי השיקום של אוורגליידס.

פיתוח הכלי הזה דרש עבודה ניכרת והתקדמות טכנית משמעותית כדי להבטיח זיהוי מדויק של ה-DNA של כל מיני נחשים.

"השלב הראשוני היה תכנון הבדיקה המולקולרית, שהיא בעצם ארבע בדיקות באחד", אמר בריאן באדר, מחבר בכיר שפיתח את מתודולוגיית ה-eDNA ופרופסור חבר לאנטומולוגיה וקטורית ב-UF/IFAS FLREC. "כל בדיקה היא ספציפית למין נחש אחר והיא תוכננה לזהות DNA מהפיתון הבורמזי, פיתון הסלעים של צפון אפריקה, בואה קשת ומכווץ הבואה, מה שמבטיח שאין זיהוי צולב בין מינים".

באדר, שמומחיותו כרוכה באופן מסורתי באיתור ברונזה קטלנית בעצי דקל, הסביר שהתהליך הבסיסי של בדיקה מולקולרית דומה באורגניזמים שונים, כשההבדל העיקרי הוא רצף ה-DNA. זה הופך הרבה מהטכניקות להעברה בקלות.

לאחר שהחוקרים הצליחו להצליח בבדיקה המולקולרית, הם ערכו ניסויים מבוקרים תוך שימוש בריכוזים ידועים של DNA שהונח במים. לאחר מכן הם השתמשו במשאבת ואקום כדי לרכז את ה-DNA על מסנן, אותו הם בדקו כדי לאשר שהם יכולים לחלץ DNA מהדגימות ולהשיג תוצאות מדויקות.

בעקבות כך הם ערכו ניסוי על ידי הצבת פיתון בורמזי במים ולקיחת דגימות מים במרווחי זמן שונים כדי להדגים את יעילות השיטה. הנתונים העריכו את כמות ה-DNA הנחש שנמצא במים אם נדגמו בקרבת מקום. ניסוי שדה הראה גם שניתן לזהות DNA של נחש באדמה שבה נחש נח עד שבועיים לאחר הרחקתו.

"הערכות ריכוז אלו הן הצעדים הראשונים במאמץ ניטור גדול יותר, עם ניסויים נוספים הדרושים כדי לקבוע את ההשפעות של זמן, מרחק וגורמים סביבתיים על שיעורי זיהוי ה-DNA", אמר באדר. "בסופו של דבר, הטכנולוגיה הזו תשמש כדי לנטר ולאתר את הנחשים הפולשים הללו, ובכך לאמת את מאמצי ההרחקה".

הבדיקה החדשה עולה בקנה אחד עם המאמצים המתמשכים של סוכנויות מדינתיות ופדרליות, שהשקיעו יותר מ-10 מיליון דולר מ-2004 עד 2021 כדי לנהל את הפיתונים הבורמזיים בלבד.

"תוכניות זיהוי וניטור מוצלחות של חיות בר פולשניות תלויות בזיהוי מהיר ובזיהוי מדויק של מינים לא ילידיים", אמר מילר.

צוות ה-UF מתכנן לחקור את הפוטנציאל של הכלי עוד יותר, על ידי הרחבת המבחן כך שיכלול מינים פולשים נוספים ויישומים לניטור תוצאות שיקום אקולוגי.

"ישנם שני שלבים חשובים הבאים לניצול הכוח של ניתוח eDNA זה. ראשית, אנו מתכננים להוסיף מינים נוספים שניתן לזהות באמצעות מבחן ה-PCR הדיגיטלי של tetraplex, במיוחד דגים כגון צלופחי ביצות אסייתיים וראשי נחש בולזי", אמר פרנק מאצוטי. , מחבר שותף ופרופסור לאקולוגיה של חיות בר ב-UF/IFAS FLREC. שנית, כדי לנצל באופן מלא את המתודולוגיה החדשה הזו, אנו מתכננים ליישם רשת דגימה אזורית רב-מינים במטרה לגלות גילוי מוקדם לתגובה מהירה לפלישות חדשות ולהעריך את הצלחת מאמצי ההסרה על פלישות קיימות בתכנית השיקום המקיפה של אוורגליידס. עָקֵב."