در منطقه حفاظتشده DeLuca Preserve در ایالت فلوریدا، پشهها فقط نیش نمیزنند؛ آنها به ابزارهای ارزشمند علمی برای ردیابی حیاتوحش تبدیل شدهاند. پژوهشگران دانشگاه فلوریدا با استخراج DNA از وعدههای خونی پشهها توانستند نشانههایی از ۸۶ گونه مهرهدار را شناسایی کنند؛ از قورباغههای کوچک گرفته تا پستانداران بزرگ.
این روش نمونهبرداری از پشههایی استفاده میکند که از خون مهرهداران تغذیه کردهاند و هر بار که یک پشه حیوانی را نیش میزند، DNA میزبان را بهعنوان یک «جمعآور زیستی» ذخیره میکند.
این پژوهش به سرپرستی دکتر لارنس ریوز، متخصص بومشناسی پشهها و کنترل بیماریها انجام شده است. کنجکاوی علمی او باعث شد بررسی کند آیا این روش میتواند جایگزینی کمزحمتتر برای روشهای سنتی و پرهزینه صحرایی مانند تلهگذاری و شمارش مستقیم گونهها باشد یا خیر.
ماندگاری DNA در خون پشهها
هنگام تغذیه پشه از خون، سلولهای میزبان از دستگاه گوارش آن عبور میکنند. فرآیند هضم باعث شکسته شدن سلولها و آزاد شدن قطعات کوتاه DNA میشود.
دانشمندان به این مواد باقیمانده DNA مشتقشده از بیمهرگان یا iDNA میگویند؛ یعنی ماده ژنتیکی که از طریق حشرات خونخوار به دست میآید.
زمان در این فرآیند حیاتی است. آنزیمها DNA را بهسرعت تخریب میکنند. بنابراین نمونهها باید خیلی زود به شرایط سرد منتقل شوند تا قابلیت توالییابی خود را حفظ کنند.
تیمهای میدانی پس از تغذیه پشهها را شکار میکنند، آنها را بر اساس گونه و جنس تفکیک میکنند و سپس در آزمایشگاه خون استخراج میشود.
پاکسازی دقیق تجهیزات و نگهداری سرد مانع آلودگی میشود و سرعت تخریب DNA را کاهش میدهد تا تحلیل ژنتیکی با دقت بالا انجام شود.
بارکدگذاری DNA خون پشهها
شناسایی ژنتیکی بر پایه DNA Barcoding انجام میشود. این روش، نواحی کوتاهی از ژنها را به کتابخانههای مرجع متصل میکند تا گونه میزبان شناسایی شود.
پژوهشگران بخشهای بسیار کوچک DNA را در لولههای آزمایش تکثیر میکنند. سپس نرمافزارهای تخصصی، این توالیها را با پایگاههای داده ژنتیکی مقایسه میکنند تا نزدیکترین تطابق مشخص شود.
زمانی که گونههای محلی در بانکهای اطلاعاتی وجود نداشته باشند، نتایج مبهم میشوند. با گسترش کتابخانههای مرجع، دقت شناسایی نیز افزایش مییابد.
پشهها از چه حیواناتی تغذیه میکنند؟
این پایش مبتنی بر پشه، طیف گستردهای از میزبانها را در یک منطقه شناسایی کرد؛ شامل پستانداران، پرندگان، خزندگان و دوزیستان.
«با استفاده از پشهها، مهرهدارانی را ثبت کردیم که از کوچکترین قورباغهها تا بزرگترین حیوانات مانند گوزن و گاو را شامل میشدند.» – دکتر لارنس ریوز
در برخی وعدههای خونی، DNA حیواناتی مانند کایوت، عقاب سرسفید، مار زنگی و لاکپشت گافر نیز شناسایی شد که الگوی تغذیه بسیار متنوع پشهها را نشان میدهد.
نمونهبرداری از DNA پشهها میتواند مهرهدارانی را شناسایی کند که معمولاً از دوربینهای تلهای فرار میکنند. دلیل آن این است که پشهها حیوانات فعال در شب یا ساکن تاج درختان را نیز نیش میزنند.
البته برخی گونهها همچنان شناسایی نمیشوند. چون تا زمانی که پشه یک حیوان را نیش نزند، DNA آن وارد نمونهها نمیشود.
پژوهشگران با مقایسه فهرست شناختهشده حیاتوحش منطقه با گونههایی که در دادههای ژنتیکی دیده نشدند، این شکافها را ارزیابی کردند.
چرا گونههای نادر شناسایی نمیشوند؟
DNA پلنگ فلوریدا در نتایج دیده نشد. این گونه با نام علمی Puma concolor coryi همچنان در فهرست گونههای در معرض خطر فدرال قرار دارد.
برخوردهای نادر و احتمال پایین نیشزدن باعث میشود شناسایی این حیوانات دشوار باشد. به همین دلیل، این روش زمانی بیشترین کارایی را دارد که در کنار ابزارهایی مانند دوربینهای تلهای یا بررسی فضولات حیوانی استفاده شود.
ترکیب گونههای پشه در هر منطقه نیز بر نتایج اثر میگذارد. بعضی پشهها پرندهخوار هستند و برخی دیگر بیشتر پستانداران را نیش میزنند.
پژوهشگران «کارایی شناسایی میزبان» را اندازهگیری کردند؛ یعنی تعداد گونههای شناساییشده در هر وعده خونی. این مقدار بسته به گونه پشه متفاوت بود.
الگوهای نابرابر نیشزدن میتوانند نتایج را منحرف کنند. بنابراین زمانی که چندین گونه پشه در جمعآوری داده مشارکت داشته باشند، دقت پایش افزایش مییابد.
مقایسه با روشهای سنتی پایش حیاتوحش
در یک تحلیل تکمیلی، نمونهبرداری DNA پشهها با روشهای سنتی پایش حیاتوحش در فصلهای مرطوب و خشک مقایسه شد.
نتایج ژنتیکی بیشترین همخوانی را با روشهای سنتی در فصل مرطوب داشتند؛ زمانی که جمعیت پشههای خونخوار به اوج میرسد.
در فصل خشک، شکافهای متفاوتی مشاهده شد که نشان میدهد زمانبندی پایش باید با چرخههای محلی پشهها هماهنگ باشد.
کاربردهای حفاظتی روش DNA پشهها
سیگنالهای اولیه حاصل از DNA پشهها میتوانند ورود مهرهداران مهاجم را پیش از آنکه ردپا یا صداهایشان توسط انسان شناسایی شود، آشکار کنند.
مناطق حفاظتشده میتوانند از این روش برای اطمینان از موفقیت پروژههای احیای زیستگاه و حمایت همزمان از شکارچیان و طعمهها استفاده کنند.
سازمانهای حیاتوحش همچنین میتوانند از این روش برای یافتن دوزیستان پنهان بهره ببرند؛ گونههایی که کاهش جمعیت آنها اغلب بیسروصدا رخ میدهد.
محدودیتهای دادههای DNA
DNA تنها نشان میدهد کدام حیوانات نیش خوردهاند و اطلاعاتی درباره تعداد یا اندازه جمعیت ارائه نمیدهد.
برخی وعدههای خونی حاوی DNA ترکیبی هستند. این موضوع زمانی رخ میدهد که پشه بیش از یکبار تغذیه کرده باشد و نیاز به جداسازی دقیق دارد.
گرما، رطوبت و شرایط حملونقل میتوانند iDNA را بهسرعت تخریب کنند و بازه زمانی شناسایی دقیق را محدود سازند.
شناسایی ریسکهای نوظهور سلامت
انتخاب میزبانها که از طریق DNA پشهها مشخص میشود، به درک خطر انتقال بیماری کمک میکند. چون عوامل بیماریزا تنها پس از نیشزدنهای خاص گسترش مییابند.
تحلیل وعدههای خونی، ارتباط میان گونههای پشه و میزبانها را روشن میکند و به ترسیم مسیرهای انتقال بیماریهای منتقله توسط پشه کمک میکند.
تیمهای بهداشت عمومی میتوانند از این الگوها برای شناسایی تهدیدهای نوظهور پیش از بروز موارد انسانی استفاده کنند.
گسترش استفاده از نمونهبرداری iDNA پشهها نیازمند کالیبراسیون محلی است؛ بهگونهای که تفاوت زیستگاهها و عادات تغذیهای پشهها در نظر گرفته شود.
در کنار سایر ابزارهای پایش، خون پشهها میتواند هشدارهای اولیه درباره تغییرات اکولوژیک ارائه دهد و ردیابی حیاتوحش را به شیوهای ممکن سازد که دوربینها و ناظران انسانی قادر به انجام آن نیستند.
این پژوهش در مجله علمی Nature منتشر شده است.
