Analizy DNA zwierząt na podstawie prób kału - słonie, tygrysy

Badania zwierząt, zwłaszcza, rzadkich i o skrytym trybie życia napotyka wiele trudności z ich odnalezieniem i identyfikacją. Od kilku lat przychodzą im z pomocą analizy DNA. Pozwalają one na podstawie analiz prób kału zidentyfikować poszczególne gatunki, a nawet pojedyncze osobniki.

O tym jak trudno zauważyć takie zwierzęta najlepiej widać na przykładzie naszych kuny czy tchórzy. Te pospolite przedstawiciele łasicowatych często bytuje w pobliżu ludzi. Występują prawie na każdej wsi, w miejskich parkach, ogródkach czy zieleńcach. Uwielbiają gryzonie, których w pobliżu ludzi na ogół jest dostatek, a nie gardzą także wyrzucanymi odpadkami. Mimo swojej pospolitości jedyny ślad jaki często widzimy to ich odchody. Zostawiają je jako znaki dla innych osobników w dobrze widocznych miejscach. Na szczycie stosów kamieni, większych głazach, pniakach, kamieniach krawężników, górkach usypanej ziemi itp. Łatwo je poznać, podobne do psich tylko dużo mniejsze z ostrym, często jeszcze zakręconym jednym końcem.

Główny skład odchodów stanowią jednak bakterie przewodu pokarmowego i niestrawione resztki. Ślady właściciela w postaci komórek nabłonkowych jelit, krwinek stanowią najwyżej kilka procent całości. Aby je wyłowić należy znać jakiś charakterystyczny fragment DNA właściciele. Do ich identyfikacji najczęściej używa się baz danych lub własne analizy, opisujące mikrosatelity (krótkie odcinki DNA) w mitochondriach.

Prawdziwe wojny w analizie DNA z kału odbywają się jednak dla gatunków ginących i zagrożonych. Ostatni szczególnie głośno na ten temat jest przy słoniach i tygrysach.

Już kilka lat temu stworzono mapę genetyczną występowania różnych grup słoni w Afryce. Ponieważ zdobycie tylu prób sierści lub innych fragmentów ciała tych zwierząt pozwalających określić DNA byłoby bardzo trudne, oparto się o analizy prób kału. Łącznie przebadano ponad 500 prób, co pozwala zidentyfikować miejsce występowania około 95% grup afrykańskich słoni. O skuteczności tej metody już któryś raz z kolei przekonali się przemytnicy kości słoniowych. Od 1989 roku handel kością słoniową jest zakazany. Jednak jej olbrzymie transporty pochodzące z kłusownictwa w Afryce, co jakiś czas trafiają do południowo- wschodniej Azji. Skąd są dalej przewożone do Chin, gdzie jest olbrzymi popyt na wyroby z kości słoniowej. Analize przeprowadzili naukowcy z Centre for Conservation Biology z University of Washington. Badania objęły zarekwirowane kły z doków w Honkongu, Tajwanie, Filipinach i w Wietnamie. Okazało się, że większość z nich pochodzi z jednego z największych rezerwatów zwierząt z południowo-wschodniej Tanzanii. Słonie po silnym ich odstrzale głównie dla kości słoniowej od lat 80-tych częściowo zaczęły odbudowywać swoje populacje. Od kilku lat liczebność ich znowu maleje. Za jedną z przyczyn przyjmuje się kłusownictwo na potrzeby rynku Azjatyckiego.

Innym programem do którego mają być szeroko wykorzystane analizy DNA z kału zwierząt jest ochrona tygrysów. Ich liczebność w ostatnich latach gwałtownie maleje. Najliczniejszy z nich tygrys bengalski szacowany jeszcze 20-30 lat temu na 5-7 tysięcy osobników w 2002 roku spadła do 3-4 tysięcy osobników, a dziś najprawdopodobniej liczy około 2000. Za główną przyczynę uważa się rozwój siedzib ludzkich i wynikające stad konflikty, najczęściej kończące się śmiercią tygrysa oraz kłusownictwo na potrzeby rynku medycyny ludowej. Do tej pory próbowano identyfikować tygrysy na podstawie DNA strzelając małymi strzałkami na sznurku, w których pozostawały fragmenty skóry i tkanek tygrysów. Metoda ta jest jednak bardzo pracochłonna i mało skuteczna. Trudno uzyskać próby wszystkich osobników. Na dzień dzisiejszy nikt nie umie powiedzieć ile tak naprawdę jest tygrysów. Dlatego zaproponowanie przez Samrat Mondol of the National Centre for Biological Sciences i in. naukowców z międzynarodowego zespołu liczenia tygrysów na podstawie analiz DNA próbek kału wydaje sie przełomowe. Dużo łatwiej je odnaleźć, a obecne metody analizy pozwalają na rozróżnienie poszczególnych osobników. Metoda pozwoliłaby na szacowanie liczby zwierząt w miejscach trudno dostępnych i o ich dużym rozproszeniu. Pierwsze próby przeprowadzono w India*s Bandipur Reserve w Karnataka. W tym celu zgromadzono próby kału z różnych fragmentów badanego obszaru. Następnie ustalono ich przynależność do poszczególnych osobników oszacowano ich obszary występowania i wykorzystując metody statystyczne przeliczono na cały badany teren. Metoda dała podobne wyniki jak zliczanie przy pomocy automatycznych kamer fotograficznych, co daje jej dużą wiarygodność.

Oprócz wymienionych, analizy DNA z kału zwierząt obejmują bardzo różne gatunki np. borsuki, dropie, wilki, wydry, foki, delfiny i szybko się rozwijają. Badania te są nieinwazyjne, nie niepokoją zwierząt, łatwiejsze do osiągnięcia i często są jedyną możliwość ich identyfikacji.

Źródło:
- sciencedaily.com, 28.06.2009r., Fecal DNA Sampling Provides Extremely Accurate Estimates Of Tiger Populations,
- guardian.co.uk, 28.06.2009r., Map of elephant DNA reveals trail of ivory smugglers,
- J.Bhagavatula, L.Singh, Genotyping faecal samples of Bengal tiger Panthera tigris tigris for population estimation: A pilot study, BMC Genetics 2006, 7:48doi:10.1186/1471-2156-7-48, www.biomedcentral.com/1471-2156/7/48.