Detecting White Rhinoceros DNA From Footprints

في الزوايا الهادئة لبيولوجيا الحفظ، يجري نوع جديد من البحث. فبدلاً من تتبع الحيوانات عبر آثار أقدامها في التراب أو رصدها عبر المناظير، يبحث العلماء الآن عن الآثار البيولوجية غير المرئية التي تتركها هذه المخلوقات وراءها. يعمل هذا المجال، المعروف باسم الحمض النووي البيئي (eDNA)، وفق مبدأ بسيط: كل كائن حي يتخلص من أجزاء مجهرية من نفسه — خلايا جلدية، أو شعر، أو فضلات — في العالم المحيط به. يمكن العث much هذه الشظايا الصغيرة في التربة، والمياه، وحتى الهواء. ومن خلال جمع هذه العينات وقراءة الشفرة الوراثية بداخلها، يمكن للباحثين تأكيد وجود نوع ما دون الحاجة أبداً لرؤية الحيوان نفسه. ويصبح هذا النهج حيوياً بشكل متزا-د لحماية الحياة البرية الأكثر عرضة للانقراض في العالم، حيث تكون الأساليب التقليدية للعد أو المراقبة غالباً خطيرة للغاية، أو مكلفة للغاية، أو مستحيلة ببساطة.

بالنسبة لحيوان وحيد القرن الأبيض، وهو نوع واجه انخفاضات حادة في أعداده بسبب الصيد الجائر وفقدان الموائل، فإن إيجاد طريقة لمراقبة هذه الحيوانات الضخمة دون إزعاجها يعد أمراً ملحاً. وبينما حقق وحيد القرن الأبيض الجنوبي تعافياً ملحوظاً من حافة الانقراض، فإن قرينه الشمالي يعتبر منقرضاً وظيفياً، حيث لم يتبقَّ منه سوى أنثيين في مرحلة ما بعد التكاثر. وفي البرية، خاصة في المناطق النائية أو غير المستقرة سياسياً، يمكن أن يكون معرفة مكان تواجد هذه الحيوانات بدقة هو الفارق بين إنقاذ مجموعة من الحيوانات أو فقدانها للأبد. وقد وضع فريق من الباحثين في جامعة كوليدج دبلن خطة لاختبار طريقة جديدة غير جراحية للعثور على هذه العمالقة: جمع الحمض النووي مباشرة من آثار أقدامها.

بدأت الدراسة في البيئة الخاضعة للرقابة في حديقة حيوان دبلن في أيرلندا، حيث عمل الفريق مع مجموعة صغيرة من وحيد القرن الأبيض الجنوبي. جمع الباحثون عينات من ثلاثة مصادر مختلفة: فضلات الحيوانات، والمياه التي شربتها، والرمل الذي مشت عليه. وبالنسبة لآثار الأقدام، قاموا بتجهيز منطقة محددة من الرمل الناعم في حظيرة الحيوانات. وبمجرد أن مشت وحيد القرن فوق هذا الرمل، تاركةً آثاراً ثقيلة، قام الفريق بجمع التربة بعناية من تلك البقع تحديداً. كما جمعوا عينات من حوض الشرب الخاص بالحيوانات ومن الفضلات الطازجة، باستخدام أدوات معقمة لضمان عدم حدوث أي تلوث خارجي. كان الهدف هو معرفة ما إذا كان بإمكانهم استخراج المادة الوراثية من هذه العينات واستخدامها لتحديد النوع بيقين.

بمجرد عودة العينات إلى المختبر، واجه الفريق تحدي استخراج الحمض النووي. وتعتبر عينات آثار الأقدام صعبة بشكل خاص لأن المادة الوراثية تكون مختلطة مع كمية كبيرة من الرمل والتراب، مما قد يعيق العملية. استخدم الباحثون مجموعة أدوات متخصصة مصممة لسحب الحمض النووي من التربة، بينما استخدموا عملية كيميائية مختلفة ومعدلة لعينات الفضلات والمياه. ثم صمموا اختباراً جينياً محدداً، وهو نوع من الماسحات الجزيئية، الذي سيضيء فقط إذا وجد الحمض النووي الفريد لوحيد القرن الأبيض. تم بناء هذا الاختبار للبحث عن جزء محدد من الحمض النووي للميتوكوندريا، والذي ينتقل من الأم إلى الأبناء وغالباً ما يكون من السهل العثور عليه في العينات الصغيرة مقارنة بأنواع أخرى من المواد الوراثية.

أظهرت النتائج أن الطريقة نجحت، وإن كان ذلك بدرجات متفاوتة من النجاح اعتماداً على المصدر. نجح الفريق في تحديد الحمض النووي لوحيد القرن الأبيض في عينات الماء والفضلات. والأهم من ذلك، رصدوا البصمة الجينية للحيوان في عينات آثار الأقدام، مما أثبت أن الخطوات الثقيلة لوحيد القرن تترك وراءها مادة بيولوجية كافية ليتم العثود عليها. ومع ذلك، كان الحمض النووي في آثار الأقدام موجوداً بكميات أقل بكثير من العينات الأخرى. وبينما استطاع الاختبار تأكيد وجود النوع في آثار الأقدام، إلا أن كمية الحمض النووي كانت منخفضة جداً بحيث لا تسمح بإنشاء تسلسل جيني كامل، مما يعني أن الباحثين لم يتمكنوا من قراءة الشفرة الوراثية المحددة للحيوانات الفردية من آثار الأقدام وحدها. في المقابل، وفرت عينات الفضلات تسلسلات جينية واضحة، مما سمه للفريق بتأكيد وجود سلالتين جينيتين متميزتين، أو "هابلوتايب"، في مجتمع حديقة الحيوان.

ولضمان أن اختبارهم الجديد متخصص حقاً لوحيد القرن الأبيض ولن يشير بالخطأ إلى حيوانات أخرى، اختبر الباحثون الاختبار على عينات من وحيد القرن الأسد، ووحيد القرن ذي القرن الواحد الأكبر، وحتى الفيلة الآسيوية. لم يضيء الاختبار بالنسبة للفيلة، مما أكد أنه لن يخلط بينها وبين وحيد القرن الأبيض. وقد أظهر إشارة ضعيفة جداً لفضلات وحيد القرن الأسد، لكن التفاعل كان ضعيفاً ومتأخراً لدرجة أن الفريق وضع نقطة قطع واضحة: أي نتيجة أضعف من ذلك ستعتبر غير موثوقة. هذه النوعية أمر بالغ الأهمية، لأنها تعني أن الأداة يمكنها التمييز بين أنواع وحيد القرن المختلفة في البرية، وهي قدرة حيوية لعلماء الحفظ الذين يحاولون تتبع مجموعات سكانية محددة.

كما بحثت الدراسة في التنوع الجيني لوحيد القرن في حديقة الحيوان. ومن خلال تحليل الحمض النووي من الفضلات، وجد الباحثون أن المجموعة تحمل اثنين من أصل أربعة تنوعات جينية متبقية معروفة لوحيد القرن الأبيض الجنوبي. وتساعد هذه المعلومات علماء الحفظ على فهم صحة المجموعة ومدى تمثيلها للتنوع الجيني للنوع ككل. ورغم أن عينات آثار الأقدام لم تسفر عن الحمض النووي الكافي لهذا النوع من التحليل التفصيلي، إلا أن حقيقة إمكانية اكتشاف النوع على الإطلاق تعد خطوة هامة للأمام.

تمتد تداعيات هذا العمل إلى ما هو أبعد من جدران حديقة الحيوان. يشير الباحثون إلى أن هذه الطريقة القائمة على آثار الأقدام يمكن أن تكون أداة قوية للعثور على آخر وحيد القرن الأبيض الشمالي المتبقي في البرية. يُعتقد أن هذه الحيوانات تختبئ في مناطق نائية وصعبة المسح في جنوب السودان، حيث يكون التتبع التقليدي خطيراً وغير فعال في كثير من الأحيان. يسير الحراس بالفعل في هذه المناظر الطبيعية لمراقبة المهربين؛ وإضافة خطوة بسيطة لجمع الرمل من آثار الأقدام قد يسمح لهم بتأكيد وجود وحيد القرن دون الحاجة أبداً لرصدهم مباشرة. وتعد هذه الطريقة مفيدة بشكل خاص في البيئات القاحلة التي تشبه السافانا حيث ندرة مصادر المياه، وحيث تتجمع الحيوانات، ولكن حيث تكون الأرض جافة ومغبرة بدلاً من كونها مغطاة بالثلوج.

بينما تظهر التقنية وعداً كبيراً، يحرص المؤلفون على ملاحظة قيودها الحالية. فتركيز الحمض النووي المنخفض في آثار الأقدام يعني أن الطريقة ليست مثالية بعد لتحديد الحيوانات الفردية أو قراءة تاريخها الجيني الكامل. يقترح الفريق أنه يمكن للدراسات المستقبلية تحسين النتائج باستخدام طرق مختلفة لاستخراج الحمض النووي من التربة، مما قد يزيد من كمية المادة الوراثية المستردة. كما يوصون بتحسين عملية الاختبار لجعلها أكثر حساسية وموثوقية. ورغم هذه العقبات، توفر الدراسة إثباتاً للمفهوم بأن أثر قدم وحيد القرن هو أكثر من مجرد علامة في الرمل؛ إنه بصمة بيولوجية يمكن قراءتها، مما يوفر طريقة جديدة ولطيفة لمراقبة واحد من أكثر الأنواع شهرة وتهديداً في العالم.