Ympäristö‑DNA (, eDNA) on DNA:ta, jota kerätään ympäristöstä – kuten maaperästä, sedimentistä, makeasta vedestä, merivedestä, lumesta tai ilmasta – eikä suoraan yksittäisestä organismista. DNA päätyy ympäristöön organismien eritteiden, kuolleen biomassan ja solujen hajoamisen seurauksena.
Ympäristönäytteistä eristettyä eDNA:ta analysoidaan korkean läpimenon DNA‑sekvensointimenetelmillä. Menetelmä mahdollistaa ekosysteemeissä esiintyvien lajien tunnistamisen, mukaan lukien mikroskooppiset, harvinaiset ja vaikeasti havaittavat eliöt. Ympäristö‑DNA:ta käytetään laajasti biodiversiteetin seurannassa, luonnonsuojelussa, haitallisten vieraslajien havaitsemisessa sekä muinaisten ekosysteemien tutkimuksessa.
Yleiskuva
Ympäristö‑DNA käsittää ympäristönäytteissä esiintyvän geneettisen materiaalin, joka voi esiintyä kokonaisina soluina, solunulkoisena DNA:na tai ehjinä mikro‑organismeina.
Analyysi alkaa ympäristönäytteen keräämisellä, minkä jälkeen DNA eristetään ja puhdistetaan. DNA monistetaan ja sekvensoidaan, minkä perusteella lajien läsnäolo ja yhteisörakenne voidaan tunnistaa.
Ympäristö‑DNA voi olla peräisin muun muassa ihosoluista, limasta, syljestä, siitepölystä, juurista, lehdistä, ulosteista, virtsasta, verestä, sukusoluista tai kuolleista organismeista. Analyysimenetelmät
eDNA‑aineistoa analysoidaan useilla menetelmillä:
Metagenomiikka – analysoidaan kaikki näytteessä oleva DNA Metabarkoodaus – kohdistetaan analyysi valittuihin DNA‑viivakoodialueisiin Lajikohtainen tunnistus – käytetään qPCR‑ tai digitaalisia PCR‑menetelmiä
Metabarkoodauksessa sekvenssejä verrataan viitetietokantoihin.
eDNA‑metabarkoodaus
eDNA‑metabarkoodaus on menetelmä, jossa ympäristönäytteestä eristetty DNA monistetaan yleisalukkeilla ja analysoidaan korkean läpimenon sekvensoinnilla.
Menetelmää käytetään muun muassa biodiversiteetin seurannassa, harvinaisten ja uhanalaisten lajien havaitsemisessa sekä invasiivisten lajien varhaisessa tunnistamisessa. Se täydentää perinteisiä ekologisia inventointeja, mutta ei täysin korvaa niitä.
Syvänmeren sedimentit
Syvänmeren pintasedimenttien ekstrasellulaarinen DNA muodostaa valtamerien suurimman tunnetun DNA‑varaston. DNA on peräisin muun muassa pohjaeliöiden kuolemasta, virusten aiheuttamasta solulyysistä sekä vesipatsaasta peräisin olevasta aineksesta. Alhainen lämpötila, hapettomuus ja korkea sedimentaatio hidastavat DNA:n hajoamista, minkä vuoksi se voi säilyä pitkiä aikoja.
Ekstrasellulaarinen DNA toimii geneettisenä arkistona, jonka avulla voidaan rekonstruoida syvänmeren mikrobiyhteisöjen rakennetta ja ajallista vaihtelua.
Sedimentaarinen muinainen DNA
Sedimentaarinen muinainen DNA (sedaDNA) tarkoittaa muinaista DNA:ta, joka on säilynyt maaperään tai vesiympäristöjen sedimentteihin hautautuneena. Menetelmä mahdollistaa kokonaisten eliöyhteisöjen tutkimisen ilman riippuvuutta fossiilisista jäänteistä.
Merellisissä ympäristöissä suurin osa sedaDNA:sta on peräisin planktonista. Tutkimukset osoittavat, että planktoniperäinen DNA voi säilyä merenpohjan sedimenteissä ja säilyttää ekologisesti informatiivisen koostumuksen.
Vuonna 2022 raportoitiin yli kaksi miljoonaa vuotta vanhan eDNA:n löytymisestä Grönlannista, mikä on toistaiseksi vanhin tunnettu DNA‑löytö.
Osallistava tutkimus ja kansalaistiede
Ympäristö‑DNA soveltuu hyvin osallistavaan tutkimukseen ja kansalaistieteeseen, koska näytteenotto on teknisesti yksinkertaista ja ei‑invasiivista. Paikallisyhteisöt voivat osallistua ympäristön tilan seurantaan ja päätöksenteon tietopohjan vahvistamiseen eDNA‑aineiston avulla.
Katso myös Muinais-DNA Kansalaistiede
Lähteet
Luokka:DNA Luokka:Ekologia Luokka:Ympäristötiede Luokka:Luonnonsuojelu