Nabízíme metabarcoding - rychlou a přesnou analýzu biodiverzity
Metabarcoding je pokročilá metoda sekvenování DNA, která umožňuje identifikaci různých druhů organizmů ve směsných vzorcích prostředí, jako jsou půda, voda nebo biologický materiál. Pomocí této technologie lze efektivně a spolehlivě provádět monitorování druhů a ekologické studie, které jsou klíčové pro environmentální výzkum, ochranu přírody či průmyslové aplikace.
Aplikace
- Zdravá půda – Vzorky zemědělské a lesní půdy lze analyzovat z hlediska výskytu bakterií a hub, například detekovat plísně a patogenní bakterie dříve, než poškodí rostliny. Metoda navíc umožňuje identifikaci prospěšných mikroorganizmů, které působí jako přirození nepřátelé škůdců, nebo sledování zastoupení druhů se specifickými funkčními geny např. pro fixaci dusíku v půdě nebo geny antibiotické rezistence. Tento široký záběr umožňuje přesné monitorování zdravotních hrozeb pro rostliny a podporuje udržitelnou kontrolu škůdců. Získané znalosti mohou pomoci zajistit zdraví půdy a zlepšit její výnosy v dlouhodobém horizontu.
- Monitoring životního prostředí – Metabarkódování DNA poskytuje záznam druhové rozmanitosti v časoprostoru, což má např. význam při jednorázovém nebo opakovaném monitoringu diverzity v určité lokalitě. Tou může být národní park ale také třeba plocha zamýšlená k nějaké stavbě.
- Hodnocení dopadů na životní prostředí (EIA) – Údaje o biologické rozmanitosti jsou potřebné pro posouzení dopadů například při plánování staveb, těžebních projektech apod.
- Nutriční ekologie – Pomocí metabarcodingu můžeme analyzovat obsah žaludku a střev zvířat a tak zjistit, čím se zvířata živí. V zemědělském, lesnickém nebo vodohospodářském kontextu umožňuje znalost potravních sítí druhů cílenou introdukci užitečných organismů případně řízení cyklů živin a eutrofizaci vodních ekosystémů.
- Vodní ekologie – Poskytujeme detailní informace o složení vodních společenstev, což napomáhá hodnocení kvality vody a stavu habitatů.
- Mikrobiální ekologie – Metabarcoding umožňuje zkoumat složitá mikrobiální společenstva v půdě, vodě či lidském těle.
- Vzorky výkalů – Zvířata často nelze pozorovat přímo, ale téměř vždy lze nalézt jejich výkaly, jejichž vzorky obsahují i DNA jejich kořisti. To je klíčem k pochopení trofických interakcí v přírodě. Zkoumání složitosti potravních sítí a jejich variací v čase a místě přispívá k našemu pochopení biologické rozmanitosti a fungování ekosystémů.
- Analýza pylu – Metabarkódování DNA umožňuje přesnou identifikaci rostlinných druhů, ze kterých pyl pochází. Porovnáním sekvencí genetických markerů je možné určit, které rostliny jsou přítomny v daném prostředí, a sledovat změny v jejich distribuci v čase. Tuto metodu lze použít např. k analýze složení odrůd medu nebo monitoringu opylování v zemědělství.
Výhody DNA metabarcodingu
Určování druhů tradičně provádějí speciálně vyškolení taxonomové. Tento proces je ale časově náročný a do určité míry může být i subjektivní, protože je limitovaný znalostmi odborníků, kteří jej provádí, a ty mohou být například místně specifické.
Metoda DNA metabarcodingu má ve srovnání s tímto tradičním přístupem celou řadu výhod. Je objektivní v tom smyslu, že identifikuje druhy na základě jejich DNA. Výstupem jsou data v digitální formě, která lze snadno interpretovat, sdílet, databázovat a opakovaně analyzovat.
- Vysoká výkonnost – Metoda umožňuje paralelně analyzovat stovky až tisíce vzorků, což výrazně zvyšuje celkovou efektivitu.
- Komplexní detekce druhů – Z jednoho vzorku dokážeme identifikovat širokou škálu organizmů – mikroorganizmy, rostliny i živočichy. Pomocí vhodně koncipovaného metabarcodingu lze zaznamenat všechny druhy zastoupené ve vzorku nebo třeba biotopu a analyzovat tak složení druhových společenstev a vlajkových druhů příslušného ekosystému. Opakované vzorkování může poskytnout informace o vývoji jednotlivých populací v čase.
- Úspora času a nákladů – Díky automatizaci a rychlému zpracování dat můžete získat výsledky rychleji a s nižšími náklady než při tradičních metodách.
- Vysoká citlivost – Schopnost detekovat i vzácné, kryptické či mikroskopické organismy, které by mohly být jinými metodami nezachytitelné.
Co je to eDNA?
Environmentální DNA (eDNA) je DNA zanechaná organismy v prostředí podobně jako otisky prstů zanechané na místě činu. Může pocházet z kožních buněk, vlasů, hlenu, stolice, moči, krve, slin nebo tělesných pozůstatků zemřelých jedinců. eDNA se hromadí ve vodě, sedimentu, půdě a vzduchu, ale v těchto prostředích přetrvává po různou dobu – hodiny až týdny ve vodě a měsíce až roky v sedimentech.
Analýza eDNA je neinvazivní metoda analýzy biodiverzity bez nutnosti přímého pozorování nebo narušování ekosystémů.
Příklad použití - Metabarcoding rozsivek
Monitoring rozsivek má zásadní význam pro hodnocení ekologického stavu vodních ekosystémů a kvality vody. Rozsivky jsou jedním z hlavních bioindikátorů, protože reagují citlivě na změny v chemických, fyzikálních i biologických podmínkách prostředí, jako je znečištění, eutrofizace nebo změna pH. Pravidelné sledování jejich druhového složení a početnosti poskytuje cenné informace o zdraví vodních ekosystémů a může sloužit k včasné detekci environmentálních problémů.
Metabarcoding rozsivek využívající sekvenování genu rbcL zvyšuje efektivitu tohoto monitoringu tím, že umožňuje přesnější a rychlejší analýzu rozsivkových společenstev, což přispívá k lepšímu porozumění vlivu antropogenních faktorů na vodní prostředí a ke zlepšení strategie ochrany vodních zdrojů. Na rozdíl od tradičních metod, jako je světelná mikroskopie, umožňuje metabarcoding souběžnou analýzu stovek vzorků a není zatížen subjektivitou, kterou s sebou tradiční metody nesou.
Příklad použití - Metabarcoding hmyzu
Již před nějakými dvaceti lety byl při hledání jednoduché metody pro identifikaci a srovnání druhů navržen barcoding DNA pomocí mitochondriálního genu cytochrom c oxidázy (coxI nebo COI) jako standardizovaného markeru pro klasifikaci živočišných druhů.
coxI je mitochondriální gen exprimovaný u všech živočišných druhů díky své integrální úloze při produkci energie. Protože dědičnost mitochondriálních genů je v mateřské linii, mají živočichové typicky pouze jednu variantu každého mitochondriálního genu a tyto geny vykazují větší divergenci ve srovnání s nukleárními geny, což z coxI dělá ideální nástroj metataxonomiky.
Metabarcoding pomocí coxI se osvědčil jako účinný nástroj pro identifikaci druhů hmyzu nebo jeho kořisti.
Jak metabarcoding funguje?
Proces DNA metabarcodingu je navržen tak, aby vyhověl individuálním potřebám každého zákazníka. Každý projekt proto vyžaduje vstupní konzultace. Standardní postup typicky zahrnuje následující kroky:
- Sběr vzorků a konzultace - Spolupracujeme s našimi zákazníky na optimalizaci metod sběru vzorků a jejich uchovávání, abychom zajistili co nejvyšší kvalitu DNA pro analýzu. Přijímáme vzorky z různých prostředí, včetně půdy, vody, sedimentů či biologického materiálu (např. trus, tkáně).
- Extrakce DNA a vlastní laboratorní zpracování - Po přijetí vzorků naši odborníci provádějí extrakci DNA pomocí osvědčených metod, které zajistí její vysokou kvalitu. Následně cíleně amplifikujeme vybrané genetické markery (např. coxI pro živočichy, ITS pro houby, 16S pro bakterie), abychom dosáhli přesné identifikace druhů. Seznam dostupných markerů je k dispozici zde.
- Sekvenování DNA - Pomocí nejmodernějších metod DNA sekvenování generujeme miliony sekvencí DNA, které odrážejí biodiverzitu ve vašich vzorcích. Tyto technologie umožňují podrobnou identifikaci všech přítomných organismů.
- Bioinformatická analýza dat - Naši bioinformatici analyzují získaná sekvenační data pomocí pokročilých algoritmů, které filtrují a seskupují sekvence a následně je na základě srovnání s databázemi přiřazují konkrétním taxonomickým kategoriím. Výstupem je v ideálním případě kompletní seznam druhů přítomných ve vzorcích.
- Zpráva a výsledky - Zákazníci obdrží detailní zprávu obsahující tabulky s výskytem druhů, grafické vizualizace a interpretace ekologických dat. Náš expertní tým je připraven poskytnout konzultace k výsledkům a navrhnout další kroky.
V případě zájmu o naše služby v oblasti analýzy biodiverzity nás kontaktujte.