Sedimentti muinais-DNA ja sen käyttö muinaisen biodiversiteetin tutkimuksessa
Kupila, Taavi (2023-08-24)
Kupila, Taavi
T. Kupila
24.08.2023
© 2023 Taavi Kupila. Ellei toisin mainita, uudelleenkäyttö on sallittu Creative Commons Attribution 4.0 International (CC-BY 4.0) -lisenssillä (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). Uudelleenkäyttö on sallittua edellyttäen, että lähde mainitaan asianmukaisesti ja mahdolliset muutokset merkitään. Sellaisten osien käyttö tai jäljentäminen, jotka eivät ole tekijän tai tekijöiden omaisuutta, saattaa edellyttää lupaa suoraan asianomaisilta oikeudenhaltijoilta.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202308242973
https://urn.fi/URN:NBN:fi:oulu-202308242973
Tiivistelmä
Eliöistä säilyy ympäristössä jäänteitä DNA-molekyylien muodossa niiden elinkaaren päättymisen ja hajoamisen jälkeen. Nämä jäänteet kerääntyvät sedimentteihin, missä ne voivat säilyä jopa miljoonia vuosia. Näitä sedimenteissä säilyneitä DNA-molekyylejä (SedaDNA) voidaan eristää ja sekvensoida sedimenttinäytteistä. Tämä mahdollistaa alueen eliöiden esiintymisen tutkimisen nykyajasta miljoonienkin vuosien taakse.
Eliön elinkaaren päättyessä DNA-molekyyli vapautuu ympäristöön ja sen matka kohti sedimenttejä alkaa. DNA-molekyylit kohtaavat matkallaan sedimentteihin monia abioottisia ja bioottisia hajottajia, joiden takia vain erittäin pieni osa niistä päätyy sedimentteihin asti. Sedimentin saavuttavat DNA-molekyylit esiintyvät erittäin lyhyinä juosteina. DNA-molekyylien matkaa sedimentteihin suojaa niiden adsorptiokyky erilaisiin hiukkasiin. Sedimentteihin päästyään niitä puolestaan suojaa siellä vallitsevan suotuisat abioottisen olosuhteet. Nykyisillä molekyylimenetelmillä näitä helposti vahingoittuvia DNA-juosteita voidaan hyödyntää muinaisen biodiversiteetin tutkimiseen.
Erityistä haastetta muinaisen biodiversiteetin tutkimiseen sedaDNA:n avulla tuo eristettyjen ja sekvensoitujen DNA-juosteiden lyhyt pituus. Tästä syystä tarvitaan erilaisia bioinformatiikan työkaluja ja tietokoneen laskentakykyä, jotta lyhyistä sedaDNA-juosteista voidaan tunnistaa mitä taksoneita ne sedimenttinäytteessä edustaa.
On havaittu, että sedaDNA voi säilyä sedimenttiin päästyään erittäin hyvin. Tämä yhdistettynä sedimenttien hitaaseen kerrostumiseen, mahdollistaa eri taksonien esiintymisten tutkimisen pitkällä aikavälillä tietyllä alueella.
SedaDNA:n avulla muinaisen biodiversiteetin tutkimus on laajentunut ja tarkentunut eri taksonomisilla tasoilla paljon perinteisten tutkimusmenetelmien puutteita täydentäen. Nämä perinteiset menetelmät ovat pitkälti olleet riippuvaisia harvasta fossiiliaineistosta ja biomarkkereista, joiden taksonominen edustus on usein kapeaa.
SedaDNA:n käyttö tutkimuksessa on alkutaipaleellaan kun sen potentiaalia ollaan vasta ymmärtämässä. Sen käyttö kuitenkin vaatii standardoitujen tutkimusmenetelmien kehittämistä ja optimointia, jotta tulokset voivat olla luotettavampia. Varsinkin bioinformatiikan työkalujen nopea kehitys tarjoaa monia mahdollisuuksia sekä haasteita sedaDNA:n potentiaalin hyödyntämiseen.
Eliön elinkaaren päättyessä DNA-molekyyli vapautuu ympäristöön ja sen matka kohti sedimenttejä alkaa. DNA-molekyylit kohtaavat matkallaan sedimentteihin monia abioottisia ja bioottisia hajottajia, joiden takia vain erittäin pieni osa niistä päätyy sedimentteihin asti. Sedimentin saavuttavat DNA-molekyylit esiintyvät erittäin lyhyinä juosteina. DNA-molekyylien matkaa sedimentteihin suojaa niiden adsorptiokyky erilaisiin hiukkasiin. Sedimentteihin päästyään niitä puolestaan suojaa siellä vallitsevan suotuisat abioottisen olosuhteet. Nykyisillä molekyylimenetelmillä näitä helposti vahingoittuvia DNA-juosteita voidaan hyödyntää muinaisen biodiversiteetin tutkimiseen.
Erityistä haastetta muinaisen biodiversiteetin tutkimiseen sedaDNA:n avulla tuo eristettyjen ja sekvensoitujen DNA-juosteiden lyhyt pituus. Tästä syystä tarvitaan erilaisia bioinformatiikan työkaluja ja tietokoneen laskentakykyä, jotta lyhyistä sedaDNA-juosteista voidaan tunnistaa mitä taksoneita ne sedimenttinäytteessä edustaa.
On havaittu, että sedaDNA voi säilyä sedimenttiin päästyään erittäin hyvin. Tämä yhdistettynä sedimenttien hitaaseen kerrostumiseen, mahdollistaa eri taksonien esiintymisten tutkimisen pitkällä aikavälillä tietyllä alueella.
SedaDNA:n avulla muinaisen biodiversiteetin tutkimus on laajentunut ja tarkentunut eri taksonomisilla tasoilla paljon perinteisten tutkimusmenetelmien puutteita täydentäen. Nämä perinteiset menetelmät ovat pitkälti olleet riippuvaisia harvasta fossiiliaineistosta ja biomarkkereista, joiden taksonominen edustus on usein kapeaa.
SedaDNA:n käyttö tutkimuksessa on alkutaipaleellaan kun sen potentiaalia ollaan vasta ymmärtämässä. Sen käyttö kuitenkin vaatii standardoitujen tutkimusmenetelmien kehittämistä ja optimointia, jotta tulokset voivat olla luotettavampia. Varsinkin bioinformatiikan työkalujen nopea kehitys tarjoaa monia mahdollisuuksia sekä haasteita sedaDNA:n potentiaalin hyödyntämiseen.
Kokoelmat
- Avoin saatavuus [32049]