Lintah akan membantu mengumpul bahan genetik penduduk di kawasan tropika • Pavel Kvartalnov • Berita Sains mengenai "Unsur" • Zoologi, Parasitologi

Lintah akan membantu mengumpul bahan genetik penduduk di kawasan tropika.

Rajah. 1. Pengambilan bahan genetik tanpa intervensi manusia: lintah tanah (Haemadipsa sp.) minuman darah dari katak copepod (Rhacophorus sp.). Gambar dari artikel I. B. Schnell et al., 2015. iDNA dari lintah hematophagous daratan sebagai kaji selidik hidupan liar.

Bagaimana untuk mengetahui komposisi spesies haiwan di hutan hujan? Ternyata analisis kandungan perut serangga darah dapat membantu. Malah lebih menjanjikan dari sudut pandangan ini adalah lintah darat yang biasa di kawasan tropika, kerana mereka boleh menyimpan darah lebih lama dan mempunyai pergerakan yang kurang. Dan dalam sebuah makalah baru-baru ini, saintis telah menunjukkan bahawa dengan bantuan darah dari lintah, anda juga dapat menentukan virus mana yang dipengaruhi oleh haiwan.

Maju secara mental ke kawasan tropika. Hutan penuh dengan bau dan rustle. Monyet kini dan lagi melintasi jejak atau berjalan di atas rusa, monyet gema di atas kepala mahkota. Walau bagaimanapun, haiwan-haiwan ini jarang dilihat, dan mereka yang dapat melihat, adalah sukar untuk ditangkap: struktur yang terlalu kompleks di hutan tropika. Pokok yang tinggi dengan mahkota yang menyebarkan, dengan batang kosong, tebal tebal buluh dan pokok palma rotan di sepanjang sungai, gua bawah tanah dan gua … Bukan sahaja pertemuan dengan mamalia hidup jarang, tetapi juga haiwan mati jarang dijumpai.Bagaimanakah kita dapat mengambil sampel dalam contoh, untuk menentukan komposisi patogen yang boleh mengancam haiwan?

Saya sendiri bekerja selama hampir dua tahun di hutan hujan di Vietnam selatan dan hanya sekali sahaja terdapat mayat yang agak segar milik seekor binatang musang yang agak biasa di kawasan penyelidikan saya. Musang adalah haiwan pemangsa kecil, saiz kucing besar. Bau penemuan itu memberi kesaksian kepada penguraian yang telah bermula, tetapi mayat itu kelihatan segar sekali. Selepas memeriksa haiwan itu dengan teliti, saya meninggalkannya di tempat yang sama, tetapi selepas kembali dari hutan, saya berkongsi berita tentang penemuan yang jarang berlaku dengan rakan-rakan sekerja saya (pakar mamalia). Pergi ke mussang pada keesokan harinya, kawan-kawan saya kembali hampir kosong: mereka hanya dapat mencari rahang bawah dan sepotong ekor, semut dan haiwan lain mengambil selebihnya, atau mereka makan larva lalat yang jatuh. Walau bagaimanapun, bahan ini juga disimpan untuk kajian genetik dan morfologi yang lebih jauh, kerana sukar untuk menghitung satu lagi penemuan tersebut.

Jadi, bagaimana anda mendapatkan sampel bahan genetik dari haiwan yang tidak dapat ditangkap,atau hanya untuk melihat? Salah satu cara yang diketahui umum sejak tahun 1993, apabila filem Jurassic Park Steven Spielberg, berdasarkan novel Michael Crichton dengan nama yang sama, telah dibebaskan. Menurut plot filem ini, saintis dapat mencipta spesies reptil yang sudah lama pupus, berjaya mengasingkan serpihan DNA mereka dari setetes darah yang dipelihara di dalam perut nyamuk fosil. Sudah tentu, kerja itu ditakdirkan untuk kekal selama-lamanya dalam bidang sains fiksyen, jika kita bercakap tentang makhluk-makhluk yang hilang dari muka Bumi berjuta-juta tahun yang lalu. Tetapi idea mengumpul sampel genetik vertebrata menggunakan serangga yang sakit darah, saintis mula berjaya melaksanakan beberapa tahun sebelum menjelajah filem Hollywood terkenal.

Pada tahun 1990, artikel pertama diterbitkan, di mana penulis menggambarkan pengalaman mereka dalam mengasingkan DNA manusia dari saluran pencernaan nyamuk anopheles: mereka menunjukkan bahawa kualiti bahan yang dikumpul adalah mencukupi untuk menentukan identiti orang yang diserang (RMR Coulson et al., 1990). Amplifikasi dan analisis DNA manusia hadir dalam darah hemisfera). Pada tahun-tahun berikutnya, sampel darah mangsa dikumpulkan bukan sahaja dari nyamuk, tetapi juga dari lalat darah, midges dan kutu (kajian semula diberikan dalam artikel I. B. Schnell et al., 2015.iDNA dari lintah hematophagous daratan sebagai alat ukur hidupan liar – prospek, perangkap dan jalan yang akan dibangunkan), dan saintis dapat mengasingkan bukan sahaja DNA manusia, tetapi juga bahan genetik haiwan liar. Sebagai contoh, sampel darah manusia, enam mamalia lain (baik domestik dan liar, dari kelinci hingga kuda dan rusa merah), 14 spesies burung (dari hummingbirds) ditemui di perut nyamuk yang ditangkap di Oregon (AS). dan burung gagak) dan satu spesies katak pokok (JS Townzen et al., 2008. Pengenalpastian nyamuk darah nyamuk menggunakan mitokondria subunit sitokrom oksidase I dan cytochrome b urutan gen).

Ia mengambil masa lebih daripada 20 tahun untuk mengambil langkah seterusnya ke arah kajian haiwan tropika dan penyakit mereka dengan bantuan serangga. Dalam salah satu daripada beberapa kajian semacam ini, saintis tidak menggunakan nyamuk atau pembunuh darah lain yang menyerang vertebrata yang hidup, tetapi seekor lalat biri-biri yang berminat terutamanya dalam mayat (S. Calvignac-Spencer et al., 2013). penilaian kepelbagaian biologi mamalia). Sebaik sahaja monyet, tikus atau rusa jatuh mati, pengguna pertama segera tergesa-gesa atau terbang ke badan. Semut adalah yang paling agresif terhadap pesaing: mereka datang dalam jumlah besar dan tergesa-gesa untuk memecah dan menyeret ke dalam sarang semua sumber makanan tiba-tiba yang ada, dan melindungi apa yang mereka telah setakat ini gagal untuk menutup dengan menutupi mereka dengan daun kering atau badan mereka sendiri.Dalam lalat mempunyai tempoh yang sangat singkat untuk mengambil kesempatan daripada akses kepada mayat. keupayaan Padalnyh lalat untuk mengesan mayat-mayat segar, nampaknya, benar-benar cemerlang. Dalam mana-mana kes, lalat tidak mengecewakan ahli-ahli sains.

lalat Padalnyh dikutip di dua tapak jauh: hutan tropika kering di Madagascar dan di kawasan tropika lembap di khatulistiwa Afrika, di lembah Congo. Laman-laman ini telah dipilih kerana mempunyai selama bertahun-tahun menjalankan kajian ke atas biologi dan tingkah laku mamalia. Lalat ditangkap sebagai mayat terkenal haiwan, dan di dalam hutan, dengan mesyuarat sekali-sekala. Lalat ditangkap pada mayat-mayat, mereka dikeluarkan bukan sahaja DNA haiwan yang mati, tetapi juga bahan genetik haiwan lain dan juga burung, lalat yang mayat jelas lawati sebelum ini. Keputusan lalat analisis baki terus berkembang senarai spesies.

Jumlah 161 fly terperangkap dalam khatulistiwa Afrika dan 40 di Madagascar terbang. Empat spesies mamalia yang DNA yang ditemui dalam sampel ini lalat di Madagascar, merupakan 13% daripada flora tempatan. Berapakah peratusan dari 16 spesies haiwan, yang bahan genetik telah terima kasih kepada lalat di Afrika khatulistiwa dikumpulkan, ia tidak jelas, kerana senarai penuh spesies haiwan bagi rantau ini belum lagi.Walau bagaimanapun, diperhatikan bahawa dalam contoh ini enam daripada sembilan spesies primata tempatan diwakili (tidak menghitung manusia), dan juga binatang yang jarang seperti ducker hitam (Cephalophus jentinki(populasi dunia binatang ini dianggarkan kurang daripada 3,500 ekor). Lalat juga berjaya mengasingkan DNA dua spesies burung.

Hasil kajian menunjukkan bahawa lalat padal tidak terlalu pemilih dalam pilihan objek untuk makan – mereka melawat mayat haiwan dan burung dengan saiz yang berbeza dan afiliasi sistematik yang berbeza. Penulis kajian mencadangkan agar lalat dapat memberikan maklumat bukan hanya mengenai mamalia mati, tetapi juga tentang punca kematian mereka, jika kita cuba mengasingkan urutan nukleotida virus vertebrata dari lalat mati. Walau bagaimanapun, mereka sendiri tidak menjalankan eksperimen tersebut.

Lalat boleh memberitahu kita tentang haiwan mati yang tidak dilihat ahli-ahli sains. Walau bagaimanapun, penggunaan lalat biri-biri untuk mengumpul data untuk tujuan alam sekitar juga mempunyai beberapa kelemahan. Pertama, sementara haiwan itu masih hidup, kita hampir tidak mempunyai peluang untuk mendapatkan bahan genetiknya dengan cara ini. Kedua, lalat boleh terbang jarak jauh, dan kita tidak tahu sejauh mana jarak dari tempat penangkapan lalat dan di bawah apa keadaan mayat haiwan berbaring.Ketiga, bahan dari mayat beberapa hewan dapat terkumpul di dalam saluran usus lalat dan pada tubuhnya, dan jika kita menemukan agen penyebab penyakit pada tubuh lalat, kita tidak dapat selalu mengetahui yang objek makanannya adalah sumber virus ini atau bakteria (kecuali penyakit ini spesifik untuk spesies haiwan atau burung tertentu).

Ternyata di tropika terdapat makhluk lain, bekerja dengan yang membolehkan untuk mengatasi kelemahan yang disenaraikan. Ini adalah lintah darat.

Lintah darat menghuni hutan hujan di Asia Tenggara, Australia dan Madagascar. Mereka sangat banyak pada penghujung musim basah. Berhenti berehat atau melihat sesuatu di jalan, anda mendapati bahawa cacing kecil bergegas ke arah anda dari semua pihak: kini membongkok arka, kemudian meluruskan keluar – seperti ulat rama-rama. Sekiranya kaki anda tidak dilindungi oleh penutup boot yang ketat, tidak kira bagaimana anda diselamatkan, lintah akan menemui anda, menembus pakaian atau kasut anda melalui lubang yang paling tidak penting dan, tanpa menghiraukan menggigit kulit anda, akan meminum darah anda, membengkak begitu banyak pergerakan, meninggalkan tanda darah tebal.Lintah dari sesetengah spesies tidak menyenangkan kerana darah di tempat gigitan mereka tidak membekukan untuk masa yang lama, terus mengalir dari luka. Nasib baik, saya menjumpai orang lain yang meninggalkan jejak kecil di tapak gigitan dan segera sembuh sepenuhnya. Penyakit yang berbahaya kepada manusia, lintah daratan tidak bertolak ansur, jadi kehadiran mereka hanya boleh dipanggil menjengkelkan. Tetapi dalam pemantauan ekosistem tropika, peranan mereka mungkin lebih penting daripada lalat biri-biri.

Para saintis dari institusi saintifik di Jerman, Denmark dan Australia dalam satu siri karya, yang pertama mula keluar pada tahun 2012, dan yang terakhir pada tahun 2017, membincangkan kemungkinan menggunakan lintah untuk mengkaji kepelbagaian biologi di kawasan tropika. Menurut penulis, buat kali pertama idea menggunakan lintah tanah untuk mendapatkan bahan biologi mamalia tropika datang ke dalam fikiran mereka semasa perancangan pemantauan saola (Pseudornis ngheningensis) – kerbau hutan anggun kecil yang mendiami hutan gunung Vietnam. Bukan sahaja Saola sendiri, yang diterangkan pada tahun 1992, tetapi juga jejaknya jarang ditemui oleh saintis bahawa semua kaedah untuk menentukan bilangan dan mengkaji ekologi spesies ini tidak menghasilkan hasil yang diinginkan.

Para penulis mencadangkan bahawa rangers, yang bekerja di habitat saola di hutan hujan gunung, mengumpul lintah dari penutup kasut mereka. Bilangan cacing yang menghisap darah, yang berakhir di makmal Eropah, kecil – hanya 25 salinan. Analisis sampel ini tidak dapat dijumpai di dalam darah saola, namun dari 21 lintah mungkin untuk mengasingkan DNA mamalia lain: zebu, yang penduduknya digunakan sebagai lembu, banyak di laman ini hutan babi hutan, serta mamalia yang lebih jarang –Capricornis maritimus), yang jumlahnya dalam tahun-tahun kebelakangan ini telah menurun secara ketara, badak ferik Cina (Melogale moschata), yang hanya berdasarkan analisis molekul boleh dibezakan dengan pasti dari spesis berkembar yang berkaitanMelogale personata), dan dua haiwan tidak kurang misteri daripada Saola, kelinci Annam (Nesolagus timminsi) dan truongsongskogo mountazhak (Muntiacus truongsonensis), menerima nama saintifik hanya pada tahun-tahun terakhir abad XX.

Rajah. 2 Cara yang berbeza untuk memerhatikan haiwan vertebrata di alam liar: menggunakan isyarat akustik yang dipancarkan oleh mereka (A), perangkap kamera (In) dan lintah terestrial (Dengan). Tahap penting dalam kes terakhir adalah perbandingan urutan nukleotida yang diperolehi dari lintah mangsa dengan urutan urutan dari pangkalan saintifik.Sebarang kesilapan dan jurang dalam asas tersebut menjadikannya sukar untuk mengenal pasti haiwan dalam spesimen yang diperolehi oleh lintah dan invertebrata yang mengusik darah. Ilustrasi dari artikel I. B. Schnell et al., 2015. iDNA dari lintah hematophagous daratan sebagai kaji selidik hidupan liar

Kerja pertama menunjukkan bahawa penggunaan lintah untuk mengawasi vertebrata membolehkan untuk mendapatkan data yang cukup lengkap dengan masa dan kos yang minimum. Kelebihan lintah adalah bahawa mereka sendiri "keluar" kepada orang, hanya ada di tempat yang lembap dimana lintahnya banyak; mereka tidak memerlukan peralatan khas untuk ditangkap; setiap lintah, sebagai peraturan, membawa darah hanya satu mangsa di usus ususnya. Di samping itu, kita boleh yakin bahawa lintah berpecah dengan mangsa terakhirnya di sekitar kawasan tempat ia ditangkap. Jarak lintah yang boleh bergerak secara bebas adalah kecil. Oleh itu, ujian darah dari lintah membolehkan kita membuat gambar pengedaran spatial mangsa mereka. Ini dan kelebihan lain menggunakan lintah untuk memantau mangsa berdarah panas mereka dibincangkan dalam artikel kajian (I.B. Schnell et al., 2015. iDNA dari lintah hematophagous daratan sebagai kaji selidik hidupan liar).Kekurangan utama sejauh ini adalah pengetahuan yang kurang baik tentang biologi lintah sendiri dan kepelbagaian taksonomi mereka.

Kerja eksperimen dengan lintah terestrial di makmal Eropah sukar dilakukan, jadi saintis mengkaji nasib bahan biologi yang terperangkap dalam perut cacing darah yang sakit, menggunakan contoh lintah perubatan. Selepas memberi makan lintah perubatan dengan darah kambing, para saintis mendapati bahawa di dalam usus cacing, jumlah darah mangsa yang mencukupi untuk pengekstrakan DNA disimpan selama sekurang-kurangnya empat bulan.

Dan dalam penerbitan terakhir, saintis mempersembahkan hasil percubaan mereka untuk menjawab soalan: berapa lamakah bahan genetik virus mamalia yang diperoleh dengan darah dipelihara dalam lintah? Untuk eksperimen, mereka tidak mengambil lebih banyak cacing tropika daratan, tetapi lebih banyak lintah perubatan yang boleh diakses. Mereka diberi makan darah manusia, yang sebelum ini dikumpulkan dan dibungkus dalam bahagian kecil dalam beg usus babi, yang meniru kulit haiwan (Gambarajah 3). Zarah virus telah dimasukkan ke dalam darah pada pelbagai kepekatan. Kajian itu melibatkan empat jenis virus: influenza A, campak, adenovirus dan herpesvirus lembu (lihat Bovine herpesvirus 5).Ternyata bahawa virus yang berbeza dimusnahkan di usus lintah pada kelajuan yang berlainan, kepekatan mereka dalam kandungan usus biasanya jatuh mendadak dari minggu keempat setelah makan. Pada masa yang sama, hingga hari ke-50, kebanyakan virus masih boleh dikesan, jadi kaedah ini boleh digunakan untuk memantau penyakit mamalia dan mangsa luka berpotensi lain di hutan tropika.

Rajah. 3 Penyediaan darah dan pemakanan lintah. Gambar dari artikel M.-L. Kampmann et al., 2017. Lintah sebagai sumber DNA mamalia dan RNA-kajian dalam lintah ubat

Di samping perbincangan, satu lagi kajian harus disebutkan mengenai teknik mengumpul dan menganalisis sampel darah mamalia menggunakan lintah (J. Pérez-Flores et al., 2016. iDNA). Antillean Manatee). Pada bulan Mac 2015, semasa tinjauan veterinar rutin manatees Amerika (Trichechus manatus) yang tinggal di sebuah lagun terpencil di lepas pantai Mexico, lintah ditemui di muka satu haiwan. Tiada siapa yang pernah melaporkan lintah yang dilekatkan pada manatees atau sanak saudara mereka. Mengetahui mengenai artikel mengenai lintah, zoologists memutuskan untuk menyelamatkan penemuan, agar tidak hanya untuk menentukan spesiesnya, tetapi untuk memahami sama ada ia makan darah manatee.

Rajah. 4 Manatee Amerika (Trichechus manatus).Foto dari flickr.com

Para veterinari Mexico tidak berjaya sepenuhnya mematuhi protokol yang diperlukan untuk mengumpul sampel, kerana mereka tidak mempunyai sebarang cecair di tangan mereka yang boleh diperbaiki, kecuali mescal, minuman beralkohol tempatan dari jus agave. Sebelum menjual minuman ini, cacing diletakkan di dalam botol – ulat besar rama-rama Hypopta agavis. Lintah yang sama dalam botol dan memasuki makmal, di mana ia mungkin berjaya mengasingkan DNA lintah itu sendiri, dan DNA mangsa terakhirnya. Ternyata lintah merujuk kepada bentuk Haementeria acuecueyetzin. Kehadiran manate darah di lintah perut juga berjaya membuktikan. Manatee yang hidup di bawah kawalan doktor benar-benar sihat, jadi mereka tidak memeriksa lintah untuk virus. Walau bagaimanapun, dengan kebarangkalian yang tinggi, DNA (atau RNA) virus juga dapat dipelihara dengan sempurna dalam botol mescal.

Sekiranya ramalan zoologis yang bekerja dengan asid nukleik yang diekstrak dari lintah telah disahkan, dan kaedah pemantauan haiwan vertebrata ini akan memberi hasil yang baik, kerja rekod haiwan hutan tropika dan mengenalpasti penyakit mereka tidak akan menjadi sukar: perkara utama pada laluan itu, jangan lupa membawa anda cukup alkohol yang kuat.

Sumber:
1) Ida Bholmrholm Schnell, Rahel Sollmann, Sébastien Calvignac-Spencer, Mark E. Siddall, Douglas W. Yu, Andreas Wilting dan M. Thomas. P. Gilbert. iDNA dari lintah hematophagous daratan sebagai kaji selidik hidupan liar Hadapan dalam zoologi. 2015. DOI: 10.1186 / s12983-015-0115-z.
2) Marie-Louise Kampmann, Ida Bærholm Schnell, Randi Holm Jensen, Jan Axtner, Adam F. Sander, Anders J. Hansen, Mads F. Bertelsen, Alex D. Greenwood, M. Thomas P. Gilbert, Andreas Wilting. Lintah sebagai sumber DNA virus dan RNA mamalia – satu kajian lintah perubatan // Jurnal Penyelidikan Hidupan Liar Eropah. 2017. DOI: 10.1007 / s10344-017-1093-6.

Pavel Kvartalnov


Like this post? Please share to your friends:
Tinggalkan Balasan

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: