דגימות מוזיאון ישנות יכולות להאיר את ההיסטוריה של חיות הבר ולעזור למגוון הביולוגי כבר עכשיו

כשמשבר האקלים מאיים מיליונים ממינים ברחבי העולם, שימור המגוון הביולוגי הוא כעת פעולה של כל הידיים על הסיפון. אוספי תולדות הטבע ממלאים תפקיד קריטי במאמץ זה כמאגרים המכילים תיעוד של שינויים במגוון הביולוגי ההיסטורי, כמו ספריות העשויות מדגימות ביולוגיות.

בתגובה למשבר ההכחדה, ה השיחה יצאה לסרוק את האוספים של אוסטרליה בחיפוש אחר נתונים למילוי פערי ידע.

עם זאת, עבור מינים רבים, השחזור של נתונים גנטיים היסטוריים נפגע מאוד, לא בגלל מחסור בדגימות אלא בגלל השיטות ששימשו לשימורן. כאן נכנס לתמונה המחקר החדש שלי.

העיתון שלנו מראה כיצד אוספים תולדות הטבע מסביב לעולם יכולים לסחוט כל טיפה אחרונה של נתונים גנטיים היסטוריים מהדגימות שלהם, מכנפיים ססגוניות מיובשות של פרפרים ועד לשטרות פלטיפוס הצפים באלכוהול.

פותחים את הכספות

עם למעלה מ חצי מיליון מינים מקומיים , אוסטרליה היא נקודה חמה למגוון ביולוגי עולמי - אבל אנחנו גם א מוביל בעולם בהכחדות .

כדי לקבל הזדמנות להילחם באובדן המגוון הביולוגי, עלינו להשתמש בכל משאב אחרון כדי ללמוד על הפינה הייחודית שלנו על פני כדור הארץ.

הרבה לפני גילוי ה-DNA, מוזיאונים אספו דגימות ביולוגיות כדי ליצור תמונה של היכן חיים המינים וכיצד הם קשורים ביניהם. היום ה Atlas of Living Australia , המשמש כבסיס נתונים לאומי עבור המוזיאונים של אוסטרליה, מכיל כ-2 מיליון תיעוד של דגימות של חוליות.

חמוש בטכניקות מודרניות , אנו יכולים כעת לשחזר נתונים גנטיים מדגימות שנאספו במהלך 200 עד 300 השנים האחרונות. נתונים אלה יכולים לשפר את תוצאות השימור של מינים הנאבקים להתמודד עם השינוי הסביבתי הנוכחי.

לדוגמה, לאחרונה השתמשתי בדגימות ממוזיאון כדי לקבוע טווח הילידים ההיסטורי של חוד סונוראן בסכנת הכחדה בצפון אמריקה. זה הנחה את הצגתו מחדש לטבע.

קפסולות זמן למגוון ביולוגי

כאשר אתה מבקר במוזיאונים להיסטוריה של הטבע, רוב הדגימות המוצגות יובשו כדי לשמר יפה את המראה הפיזי שלהן. דגימות צמחים וחרקים מיובשות ונלחצות או מוצמדות, בעוד ציפורים ויונקים ממולאים ומייבשים.

אוספים ממוקדי מחקר אינם מכינים ומציגים דגימות לתצוגה פומבית. כאשר הייבוש אינו משמר מספיק תכונות פיזיות, אוספים גדולים של צנצנות עכורות המכילות דגימות נמצאים בדרך כלל מאחורי הקלעים.

זה נקרא 'קיבוע נוזלי', שבו אנו משתמשים בכימיקלים כגון פורמלדהיד כדי לשמר דגים, דו-חיים וזוחלים. הוא משמש גם לציפורים ויונקים, כאשר מדענים רוצים לשמר את האיברים הפנימיים שלהם.

כמעט שליש מ-2 מיליון הדגימות במאגר הנתונים הלאומי שלנו נשמרות בנוזל. לכל אחת מהדגימות הללו יש סיפור לספר על איך המין הזה התמודד (או לא) עם הסביבה המשתנה שלנו.

יחד, דגימות מיובשות ונוזליות המאוחסנות באוספים ברחבי העולם מייצגות תיעוד שאין לו תחליף של שינויים במגוון הביולוגי בתקופה זו של שינוי סביבתי מהיר.

הבעיה עם פורמלדהיד

למרות ששיטות ייבוש וקיבוע נוזלי (כגון עם הכימיקל פורמלדהיד) שתיהן עוזרות לשמר רקמות ביולוגיות, אף אחת מהשיטות לא פותחה תוך מחשבה על רצף גנומי מודרני.

ובכל זאת, לייבוש יש את ההשפעה של האטת פירוק ה-DNA ואוצר של נתונים גנטיים היסטוריים שוחזר מדגימות מיובשות בעשורים האחרונים.

דוגמאות אחרונות כוללות שימוש ב-DNA של קליפת ביצה כדי לפתור תעלומות שמסביב תוכי גן עדן שנכחדו , ו-DNA רקמה מיובשת כדי לבחון את הכחדה מהירה של מכרסמים אוסטרליים ילידים בעקבות הקולוניזציה האירופית.

מצד שני, פורמלדהיד משמר רקמות על ידי עצירת ריקבון במסלוליו על ידי חיבור מולקולות בתוך הרקמה. באופן מתסכל, הקשרים הצולבים הללו הופכים את מיצוי ה-DNA לתרגיל הדומה לסיתת חוטים של חוט עדין מתוך גוש מלט.

אבל בעשורים האחרונים, מוזיאונים החלו לדגום רקמות טריות מדגימות חדשות שנאספו ולאחסן אותה במיוחד לצורך מיצוי DNA.

זה מסמן ציר בשיטות השימור. יחד עם ההתקדמות בהפקת DNA מרקמות מיובשות ישנות יותר ומאלו שנשמרו באתנול, היא הובילה לתחום חדש לגמרי של גנטיקה מוזיאלית.

בינתיים, חילוץ DNA מדגימות שנשמרו בפורמלדהיד הושאר ברובו בדלי ה'קשה מדי'. זה הותיר חור פעור בזמינות של DNA היסטורי ישן יותר עבור רוב הדגים, הדו-חיים והזוחלים.

באמצעות התקדמות במחקר, מדענים הצליחו למצוא דרך לרצף בהצלחה קומץ דגימות מוזיאוניות מקובעות בפורמלדהיד - לטאות , נחשים , סלמנדרות , ו דג - שאם לא כן, היה הולך לאיבוד להיסטוריה.

אבל כדי לאסוף בקנה מידה גדול יותר, נותרה מכשול חשוב: אמון הקהילה.

שיפור אמון האוצרים

עד כה, קבלת מידע גנטי שימושי מדגימות שנשמרו בפורמלדהיד נפגעה במידה רבה או החמצה עם דגש על החמצה. למרות הירידה בעלויות של ריצוף DNA, מדענים רבים אינם מוכנים להצמיד את תקציבי המחקר המוגבלים שלהם למרדף אחר דגימות מסוכנות.

מיצוי DNA דורש הרס של לפחות חלק מהדגימה, כגון הסרת חלק קטן של כבד או רקמת שריר. אז אוצרי מוזיאונים מהססים להעניק רקמות יקרות למחקרים עם אחוזי הצלחה צפויים נמוכים.

באחרונה שלנו לימוד , יצאנו למצוא דרכים למזער סיכון זה. מצאנו שבעצם, בדיקה מהירה של המעי של החיה המשומרת ומדידה של הפורמלדהיד בצנצנת יכולה להעצים חוקרים ואוצרים לזהות אילו דגימות יקרות שווה להזיק כדי לשחזר נתונים גנומיים.

אנו גם מציגים שיטת מיצוי DNA יחידה שעובדת בצורה מפתיעה הן על דגימות מקובעות בפורמלדהיד והן על אלו שנשמרו באתנול.

זה שימושי כי היסטוריית השימור של דגימה, במיוחד ישנות יותר, אינה ידועה לעתים קרובות. בעוד שכל הדגימות הרטובות שלנו באוסף חיות הבר הלאומי האוסטרלי נמצאות כעת באתנול, כמו רוב האוספים, הרישומים שלנו בדרך כלל לא מציינים אם הם באו במגע עם פורמלדהיד.

על ידי צמצום הצורך בשיטות ספציפיות לדגימה, אנו יכולים לאסוף במהירות רבה יותר נתונים היסטוריים באיכות גבוהה - אפילו מצנצנות של דגימות גופיות שלא התעלמו מזמן.

ארין האן , פוסט דוקטורט, CSIRO .

מאמר זה פורסם מחדש מ השיחה תחת רישיון Creative Commons. קרא את ה מאמר מקורי .