Razvoj delujočih protokolov za uporabo eDNA iz mrež pajkov

Biotska pestrost je v zadnjih desetletjih doživela nagel upad, večinoma zaradi antropogenih razlogov. Neprestano izgubljanje biotske pestrosti je eden od najbolj kritičnih okoljskih problemov, ki grozi ne samo z izgubo Zemljine evolucijske zgodovine, ampak tudi z izgubo uporabe ekosistemskih storitev in človeškega blagostanja. Izguba biotske pestrosti tako ostaja eden najresnejših problemov današnjega stoletja.

Aplikacija bioloških podatkov na pomembna družbena vprašanja je v glavnem omejena s pravilno identifikacijo osebkov. Tradicionalne metode monitoringa vrst in identifikacije osebkov se zanašajo na morfološke in vedenjske znake, te metode pa imajo dobro znane pomanjkljivosti. Npr., velika večina biotske pestrosti je še vedno neopisana, nekateri višji taksoni ne tvorijo monofiletskih skupin, tradicionalni, fenotipski viri podatkov pa so nezadostni za identifikacijo vrst in višjih taksonov. Posledično so tradicionalni pristopi k učinkovitemu spremljanju biotske pestrosti pogosto nezadostni. Npr., mnoge vrste je mogoče določiti le v določenih življenjskih ciklih, medtem ko je identifikacijo mogoče izvesti le ob strokovni pomoči, ki je pogosto ni ali je v zatonu. Zraven tega so tradicionalne metode vzorčenja pogosto invazivne, kar velja predvsem za nevretenčarje in vodne ekosisteme. Tradicionalno taksonomsko delo je običajno ročno in časovno potratno in tako ne more nuditi delovnega napora, potrebnega za monitoring okolja, povezan z modernimi izzivi, kot so hitro izginjanje biotske pestrosti, klimatske spremembe in invazivne vrste. Velike omejitve tradicionalnih metod tako jasno kličejo po alternativnih pristopih.

Novi molekulski pristopi, kot je vzorčenje okoljske DNA (eDNA), to je pridobitev genetskega materiala neposredno iz okolja in v odsotnosti izvornega biološkega materiala, lahko potencialno premostijo številne omejitve tradicionalnega monitoringa biotske pestrosti. Pomnoževanje eDNA je mogoče s ciljanjem določene vrste, ali pa s pomnoževanjem genetskega materiala več vrst, slednje predvsem z napredkom t.i. metabarcodinga (množičnega sekveniranja DNA z namenom hkratne identifikacije množice taksonov). Temu ustrezno je eDNA vedno pogosteje uporabljana za naslavljanje ključnih vprašanj v temeljnih in aplikativnih področjih znanosti, npr. ekologiji, molekulski biologiji, naravovarstvu in paleontologiji. Novi postopki tako v vzorčenju raznolikih okolij in organizmov, kot tudi bioinformatski napredek v obdelovanju podatkov obetajo pomembne metodološke novosti. Naši predhodni rezultati iz trenutno potekajočega pilotnega projekta (glej spodaj) kažejo, da so mreže pajkov dober vir eDNA različnih organizmov in tako zagotavljajo novo močno orodje z različnimi možnimi aplikacijami. V zvezi s tem predlagamo razvoj delovnih protokolov za uporabo eDNA iz mrež pajkov na treh različnih in pomembnih raziskovalnih področjih: klasično spremljanje biotske raznovrstnosti, spremljanje mikrobiote v zraku in odkrivanje škodljivih organizmov in invazivnih vrst.

Ta področja bomo obravnavali v treh delovnih paketih (WP). Cilj WP1 je razviti protokole za uporabo eDNA iz mrež pajkov kot dopolnilno metodo tradicionalnemu vzorčenju pajkov, kot graditeljev mrež, čebel iz naddružine Apoidea kot potencialnega plena pajkov in najpomembnejših opraševalcev, in višjih rastlin kot organizmov, ki z mrežami ne pridejo v neposreden kontakt. Cilj WP2 je izvesti pilotne raziskave v uporabnost eDNA iz mrež pajkov kot dopolnilno metodo vzorčenja mikrobiote zraka. Cilj WP3 je pridobitev postopkov za uporabo eDNA iz mrež pajkov za monitoring glivnih škodljivcev v agrikulturi ter za monitoring invazivnih rastlin in živali.