Beyond insects: leveraging bulk arthropod samples for vertebrate biodiversity monitoring using invertebrate-derived DNA (iDNA) metabarcoding
تُثبت هذه الدراسة أن تحليل الباركود للحمض النووي المستخلص من اللافقاريات (iDNA) لعينات المفصليات الإجمالية التي تُجمع عبر مصائد "ماليز" يمكن أن يكمل بفعالية مسوحات الكاميرات الخفية لمراقبة التنوع البيولوجي للفقاريات في الغابات، حيث نجح في رصد مجموعة من الأنواع الأصلية والآفات والأنواع المستأنسة مع توافق عالٍ للحيوانات الشائعة والخفية.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
لطالما كان تتبع الحيوات الخفية للحيوانات في الغابات تحدياً لعلماء الحفاظ على البيئة. فغالباً ما تتضمن الأساليب التقليدية نصب الفخاخ التي قد تؤذي الكائنات، أو وضع كاميرات تتطلب معدات باهظة الثمن وأشهرًا من الانتظار لالتقاط صورة واحدة لحيوان خجول. وفي السنوات الأخيرة، توجه العلماء إلى نوع مختلف من الأدلة: المادة الوراثية التي تتركها الكائنات الحية وراءها. يتضمن هذا النهج، المعروف باسم الحمض النووي البيئي، جمع عينات من التربة أو الماء أو الهواء للعثور على آثار الحياة. وهناك نوع أكثر تحديداً من هذه التقنية يبحث داخل معدات الحشرات؛ إذ تتغذى العديد من الحشرات، مثل البعوض أو الذباب، على دماء أو لحم الفقاريات مثل الطيور والثدييات والزواحف. وعند جمع هذه الحشرات، تحتوي محتويات أمعائها على سجل ضئيل ومحفوظ للحيوانات التي عضتها أو أكلتها مؤخراً. ومن خلال قراءة هذا الشفرة الوراثية، يمكن للباحثين تحديد أنواع الفقاريات الموجودة في منطقة ما دون رؤيتها مباشرة.
تستكشف دراسة جديدة من جنوب غرب أستراليا طريقة ذكية لاستخدام هذا الأسلوب على نطاق أوسع. فبدلاً من البحث عن حشرات معينة ممتصة للدماء لاختبارها واحدة تلو الأخرى، استغل الباحثون مجموعات موجودة بالفعل من الحشرات المختلطة التي جُمعت بواسطة فخاخ المراقبة القياسية. هذه الفخاخ، المعروفة باسم فخاخ "ماليز" (malaise traps)، هي خيام كبيرة مصممة لصيد الحشرات الطائرة لإجراء مسوحات عامة للتنوع البيولوجي. وقد طرح الفريق سؤالاً بسيطاً: هل يمكنهم العثور على الحمض النووي للفقاريات داخل هذه الأكياس الضخمة من الحشرات المختلطة، مما يحول مسحاً روتينياً للحشرات فعلياً إلى تعداد للثدييات والطيور والزواحف المحلية؟ لقد قارنوا بين نتائجهم الجينية وبين البيانات المستمدة من الكاميرات التي تعمل بمستشعرات الحركة والموضوعة في المواقع نفسها لمعرفة مدى توافق هذا النهج الجديد مع السجلات المرئية التقليدية.
عمل الباحثون في 54 موقعاً غابياً عبر أنواع مختلفة من غابات الأوكالبتوس. وفي كل موقع، نشروا فخاخ "ماليز" لمدة أسبوعين تقريباً لصيد الحشرات الطائرة، والتي تم حفظها في الكحول. وفي الوقت نفسه، وضعوا كاميرات تعمل بمستشعرات الحركة لمدة ستة أسابيع لتصوير الحيوانات التي تتحرك عبر الغابة. وفي المختبر، قام الفريق بمعالجة عينات الحشرات الضخمة عن طريق طحنها واستخراج الحمض النووي منها. واستخدموا علامتين جينيتين للبحث عن تسلسلات محددة: إحداهما يمكنها تحديد مجموعة واسعة من الفقاريات، والأخرى مصممة خصيصاً للثدييات. ثم قارنوا قائمة الحيوانات التي عُثر عليها في أمعاء الحشرات بقائمة الحيوانات التي التقطتها الكاميرات.
أظهرت النتائج أن الطريقة نجحت، وإن كانت ببعض القيود. فمن بين 54 كيساً من الحشرات المختلطة، حدد التحليل الجيني 17 نوعاً مختلفاً من الفقاريات. وشمل ذلك ثدييات محلية مثل الكنغر الرمادي الغربي ووالي (جدار) الغابة الغربي، بالإضافة إلى الزواحف ونوع واحد من الطيور. وكان الحيوان الأكثر شيوعاً الذي عُثر عليه هو الكنغر الرمادي الغربي، الذي ظهر في عينات الحشرات في ثلاثة أرباع المواقع التي تم رصده فيها. كما وجدت الدراسة أدلة على وجود آفات غابية، مثل الخنازير والأرانب، وحيوانات مزارع مثل الأغنام والخيول، والتي يُرجح أنها جاءت من الأراضي الزراعية المجاقة. وعندما قارن الباحثون هذه الاكتشافات الجينية مع لقطات الكاميرا، وجدوا توافقاً قوياً بالنسبة للأنواع الشائعة؛ حيث تم رصد حوالي 78 بالمائة من حيوانات الغابة الموجودة عبر الحمض النووي للحشرات أيضاً بواسطة الكاميرات.
ومع ذلك، لم تقدم الطريقتان القصة ذاتها تماماً. فقد رصدت الكاميرات تنوعاً أكبر بكثير من الحياة، حيث وجدت 62 نوعاً في المجمل، بما في ذلك العديد من الطيور والثدييات الصغيرة المراوغة التي أغفلها الحمض النووي للحشرات. وقد واجهت الطريقة الجينية صعوبة في العثور على الطيور والزواحف، ويرجع ذلك على الأرجح إلى أن الأدوات الجينية المحددة المستخدمة كانت ملائمة أكثر للثدييات، ولأن الحشرات التي جُمعت لم تتغذى على جميع أنواع الحيوانات بالتساوي. ورغم ذلك، قدم نهج الحمض النووي للحشرات مزايا فريدة؛ فقد نجح في تحديد ثلاثة أنواع من السحالي الصغيرة (السكينك) التي فشلت الكاميرات في رصدها، ويُرجح أن ذلك لأن هذه السحالي صغيرة جداً أو سريعة جداً بحيث لا تحفز مستشعرات الكاميرا بفعالية. وتشير الدراسة إلى أنه بينما لا يمكن لهذه التقنية استبدال المسوحات التقليدية بعد، إلا أنها توفر وسيلة قيمة لاستخراج معلومات إضافية من العينات التي يتم جمعها بالفعل.
يشير المؤلفون إلى أن هذا النهج لا يزال في مراحله الأولى. فالإشارات الجينية الموجودة في عينات الحشرات المختلطة غالباً ما تكون باهتة ويمكن أن تطغى عليها الحمض النووي للحشرات نفسها. علاوة على ذلك، تسلط الدراسة الضوء على أن الحشرات التي جُمعت في الفخاخ قد تكون تغذت على حيوانات من منطقة أوسع من الموقع الغابي المباشر، مما يعني أن البيانات الجينية تمثل مشهداً طبيعياً أوسع وليس موقعاً محدداً بدقة. ومع ذلك، فإن البحث يثبت أن المجموعات الموجودة من الحشرات، التي جُمعت لأغراض أخرى، تحمل أرشيفاً خفياً لحياة الفقاريات. ومن خلال تحسين طرق استخراج المزيد من الحمض النووي وتطوير الأدوات الجينية، قد يتمكن العلماء قرياً من فتح تاريخ أغنى للتنوع البيولوجي في الغابات من نفس برطمانات الحشرات التي ظلت لسنوات على الرفوف.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.