Biblioteki znaczników DNA do identyfikacji gatunków
Paweł Szablewski | 2007-11-29
Dla wielu blisko spokrewnionych gatunków techniki genetyczne, to jedyna szansa ich dokładnego oznaczenia. Identyfikacja przez analizę DNA pozwala na dużo więcej: możliwość rozpoznawania populacji, miejsc pochodzenie, czy rodowodu.
Obecnie prace nad znacznikami DNA (ang. barcode) prowadzone są pod wspólnym projektem Barcode of Life Data Systems (BOLD). W 2005 roku należało do niego 42 organizacje z 18 krajów. W 2007 było już 160 organizacji z 50 krajów. Wszystkie dane zbierane są w ogólnodostępnej bazie na stronie www.barcodinglife.org. W 2005 roku zawierała ona informacje o 33 tysiącach znaczników dla 12700 gatunków. Według danych przedstawionych na Second International Barcode of Life Conference (Sept. 17-21), Tajwan w 2007 roku baza zawierała już 290 tysięcy znaczników dla 31 tysięcy gatunków.
Znaczniki DNA organizmów mają bardzo szerokie zastosowanie. Wykorzystywane są w badaniach naukowych, dla ochrony gatunków, w rolnictwie, polityce, przez policję, w medycynie. Jednym z ciekawszych zastosowań jest określanie pochodzenia gatunków pijawek wykorzystywanych w lecznictwie. Oznaczanie gatunków na podstawie analiz DNA interesuje także lotnictwo. Pozwala to na podstawie śladów po kolizjach z ptakami określić, które gatunki, w jakim okresie i jakim rejonie mogą stanowić największe zagrożenie.
Bazy danych zawierają dokładne znaczniki dla 689 roślin o największym znaczeniu dla gospodarki. Są jedyną metodą sprawdzanie czystości pochodzenia materiału z ziół dla medycyny. W rybołówstwie służą do identyfikacji połowów oraz śledzenia zależności miejsc pochodzenia larw, a następnie miejsc rozwoju osobników dorosłych.
Niektóre ze znaczników opracowywane są do oddzielnych projektów jak dla encyklopedii ryb Regulatory Fish Encyclopedia (RFE) (www.cfsan.fda.gov/~frf/rfe0.html).
Podobna baza tworzona jest dla ginących gatunków. Ma ona zapewnić możliwość rozpoznawania nie tylko całych okazów ale także wszelkich wyrobów, jak skór, ozdób, pokruszonych ziół, desek itd. Jednym z ciekawszych zastosowań było określenie pochodzenia przemycanej kości słoniowej na podstawie danych opracowanych na odchodach tych zwierząt w ich naturalnym środowisku. Informacje takie są również pomocne przy opracowaniu spokrewnienia, liczebności populacji, a w niektórych przypadkach określenia czy dany gatunek w ogóle jeszcze występuje w naturze.
Znaczniki DNA wykorzystuje się również przy badaniu bioróżnorodności. Jedna z większych tego typu bibliotek tworzona jest dla Wysp Polinezji Francuskiej i Archipelagu Moorea. Podobnie jak w przypadku ginących gatunków do określenia przynależności taksonomicznej nie potrzeba całych okazów, a wystarczą fragmenty jaj, piór, skóry czy łupin nasion albo pozostałości po larwach.
Specyficzną bazę zawierają także komary Mosquito Barcoding Initiative (MBI). Zawiera ona informacje o kilku tysiącach tych dokuczliwych owadów, w tym odpowiedzialnych za przenoszenie malarii, Dengii czy wirusa Zachodniego Nilu. Problemem jest, że niektóre ze znaczników powstały do nie zawsze dobrze opisanych gatunków. Dlatego założeniem bazy jest określenie w ciągu najbliższych dwóch lat, co najmniej 2800 kodów dla znanych ponad 3.5 tysiąca gatunków komarów.
Opracowywanie znaczników DNA przyczynia się także do rozpoznawania wielu nieznanych wcześniej gatunków. Ich znaczne podobieństwo do siebie, często uniemożliwia odróżnienie poszczególnych taksonów bez szczegółowych badań. W Europie wyodrębniono w ten sposób kilka nowych gatunków nietoperzy. Lista poszukiwań jest jednak dużo dłuższa. Drobne bezkręgowce, w tym owady, wiele roślin, mikroorganizm w większości pozostają dla nas nieznane. Nawet wśród kręgowców wiele grup jest dopiero na początku drogi opracowywania znaczników. Na przykład dla ptaków znaczniki opracowano dla 20% gatunków, a dla ryb dla nie całych 10% gatunków.
Techniki w tej dziedzinie idą szybko do przodu. Obecnie, średni czas opracowania takiego znacznika wynosi kilka godzin, a koszt spadł poniżej 2$. Dlatego plany zakładają, że w przeciągu najbliższych 5 lat będziemy posiadać biblioteki z znacznikami dla 500 tysięcy różnych gatunków organizmów.
Źródła:
- eurekalert.org, 14.08.2007r., Amid spiralling government interest, world*s top 350 DNA barcode scientists meet in Taipei.