Katalogizace všech živočichů, kteří se rostlinami živí nebo je opylují, může zabrat obrovské množství času a úsilí. „Zatím si ale v podstatě nikdo nedal práci se sestavením kompletního seznamu,“ říká Henrik Krehenwinkel, ekologický genetik z Trevírské univerzity. Se svým týmem se proto pustil do práce a objevil nový způsob, jak některé z interakcí mezi rostlinami a živočichy odhalit. V běžné prodejní síti členové týmu nakoupili čaje a byliny a testovali je na nepatrné zbytky DNA pomocí metody nazvané „analýza environmentální DNA“ či zkráceně eDNA.
Ve své nedávné studii, publikované v časopise Biology Letters, analyzovali vzorky čtyř rostlin: heřmánku, máty, čaje a petržele. A našli v nich stopy více než 1 200 různých druhů členovců. Metodu lze použít na jakékoli sušené rostliny, což z ní potenciálně činí nástroj pro sledování ohrožených druhů hmyzu a sledování šíření škůdců plodin.
Čaje a hmyz z celého světa
Pro svou současnou studii eDNA si tedy vědci vybrali čaje a bylinky, protože ty jsou před uvedením na trh zpracovávány pouze minimálně. Jsou pouze sušeny a drceny. „Testování například kávy by bylo jen velmi málo účinné,“ říká Krehenwinkel. „Káva je zpracovávána i tepelně, takže v ní zůstává jen nepatrný zbytek DNA. Zkoušeli jsme tedy věci, které byly tak nějak co nejpřirozenější.“
Zkoumané vzorky bylin a čajů pocházely ze čtyř kontinentů. Vědci nakupovali stejný produkt od více značek. Tak se díky maximální škále původu rostlin zajistilo, že byl zjištěn maximální počet druhů členovců, kteří s rostlinami mohli přijít do styku.
V každém analyzovaném vzorku čaje bylo objeveno DNA více než dvou set druhů hmyzu.
Drtivá většina DNA v čajových lístcích pochází ze samotné čajové rostliny. „99,9 % DNA, kterou extrahujeme, je DNA rostlinná, a jen nepatrný zlomek, který zbývá, je DNA hmyzu," vysvětluje Krehenwinkel. „To je samozřejmě žádoucí, nikdo pochopitelně nechce pít hmyz, ale pouze čaj,“ dodává. Ovšem měli bychom být rádi i za ten hmyz, jehož DNA tak labužnicky s šálkem čaje polykáme. I nepatrná přítomnost jeho DNA je totiž dobrým znamením, že čaj není prošpikován pesticidy.
Dvě stě druhů hmyzu
Izolovat DNA hmyzu bylo možné tak, že vědci nejprve identifikovali klíčovou DNA sekvenci, která je od rostlin odlišuje. V každém vzorku čaje pak bylo objeveno DNA více než dvě stě různých druhů. Ne všechny z nich bylo možné přiřadit ke známým druhům, což poukazuje na potřebu dalšího výzkumu méně známých a nedostatečně prozkoumaných skupin. Nicméně ty, které identifikovány byly, obecně odpovídaly známému rozšíření hmyzu. Například mátový čaj obsahoval DNA druhů, které se vyskytují v severozápadní oblasti Spojených států, kde se pěstuje máta peprná, zatímco zelený čaj obsahoval DNA hmyzu, pocházejícího z východní Asie.
Možnost analyzovat eDNA z komerčních čajů by mohla usnadnit sběr dat o hmyzu z celého světa. Podle Evy Egelyng Sigsgaardové, molekulární ekoložky z Aarhuské univerzity, je častým problémem mnoha studií eDNA omezený objem vzorků, které může malý tým výzkumníků získat. Použití komerčně vyráběných čajů a bylin tento problém obchází, protože využívá existující infrastrukturu pro sběr, sušení a přepravu rostlinného materiálu. „Dalo by se dokonce říct, že odběr vzorků byl do jisté míry nevědomky proveden společnostmi, které tyto produkty vyrobily,“ říká Sigsgaardová.
Analýza DNA hmyzu z čajových lístků nebo jiného sušeného rostlinného materiálu by mohla vědcům pomoci sledovat šíření hmyzu, který je považován za škůdce. Hmyz se často náhodně šíří i do jemu nepřirozených lokalit, když se na nákladních lodích sveze s přepravovanými rostlinami nebo na palivovém dřevě. Většina cestu nepřežije, ale některé druhy se úspěšně přemístí a působí škody v lesích nebo na zemědělských plodinách v dalších lokalitách. Schopnost odhalit škodlivé druhy brzy poté, co se objeví v nové oblasti, by mohla pomoci zahájit proces šíření dříve, než jejich populace příliš vzroste.
Kobylky na rostlině čajovníku (zdroj: Shutterstock)
Krehenwinkel se zajímá také o extrakci eDNA hmyzu ze sušených rostlin, které byly nasbírány před desítkami let a pečlivě uloženy v muzejních sbírkách. Podle něj srovnání starých a nových vzorků rostlin umožní „cestovat zpět v čase a pochopit, jak se hmyzí společenstva změnila“. Tato historická optika by mohla být užitečná pro úsilí o ochranu hmyzu, zejména ve světle jeho nedávno zdokumentovaného nežádoucího úbytku. Je sice známo, že mnoho užitečných druhů hmyzu je v ohrožení kvůli hrozbám, jako je změna klimatu a degradace jejich stanovišť, ale rozsah těchto ztrát je často velmi obtížné vyčíslit.
Jak přilákat k ekologii děti
Krehenwinkelův tým chce svými metodami také vzbudit zájem dětí o ekologii a ochranu přírody tím, že jim nabídne způsob, jak k probíhajícímu výzkumu přispět. Zatímco vlastní molekulární analýza vyžaduje drahé high-tech vybavení, sběr a sušení rostlin lze snadno provést doma. Krehenwinkel vysvětluje, že děti mohou rychle sbírat a sušit rostliny pro použití v budoucím výzkumu eDNA pouze s pomocí obálky, uzavíratelného sáčku a několika sáčků na pohlcování vlhkosti.
„Stačí dát dítěti malou sadu na sběr rostlin a my pak můžeme jejich vzorky zpracovat. Díky těmto komunitním vědeckým projektům budeme schopni získat rozsáhlé informace o interakcích mezi rostlinami a hmyzem,“ říká Krehenwinkel.
Reklama
foto: Shutterstock, zdroj: Smithsonian Magazine
