Science Fiction Becomes Reality for Species Surveys
Many science fiction stories tell about explorers arriving in a new world. The explorers then use some kind of high-tech device to test for breathable air or signs of life. But here on Earth, science fiction is becoming reality through a new sampling technology called environmental DNA, or eDNA for short. Scientists can use it to identify rare or invasive species, study biodiversity or estimate fish populations with just a little air or water.
Ryan Kelly is an ecologist at the School of Marine and Environmental Affairs at the University of Washington in Seattle. He works in a laboratory there with other researchers. They study the genetic material released by living creatures.
“Essentially we can take a sample of soil or air -- and in our case -- water, and we can sequence the DNA out of it and tell you what is there.”
Ryan Kelly says he and his research team are studying water samples collected from Puget Sound. He says the cost of gene sequencing has “plummeted in recent years.” That makes DNA testing more widely available.
Environmental DNA can be used in two ways. One is to identify the creatures that live in a certain place. The other is to confirm the presence or lack of a specific creature.
Caren Goldberg heads the new eDNA lab at Washington State University in Pullman, Washington. She is one of the first biologists in the northwestern United States to take the technology from the testing phase to actually using it.
“It is extremely useful for species that are really hard to find. I have spent many hours looking for species that I was pretty sure were there -- looking under rocks, looking in water, doing all kinds of surveys.”
Caren Goldberg sees eDNA as a way to get answers more efficiently, safely and with less destruction compared to traditional survey techniques. Until recently, scientists depended on snorkeling, netting or using an electric current to temporarily capture fish.
“We're absolutely at this point where proof-of-concept has been established. I don't think everyone necessarily is on board yet, but I think the majority of the people are on board.”
This newer way to identify what lives in the environment is becoming popular around the world. Animal experts in Vietnam are using the eDNA to find the last, wild Yangtze giant softshell turtles. One researcher on the Caribbean island of Trinidad is using the sampling technology to find endangered golden treefrogs. And in Madagascar, it is being used to identify amphibian diseases.
Ms. Goldberg has used eDNA testing to confirm the local extinction, disappearance, of a leopard frog in the American state of Idaho. She has also been asked to document the spread of the New Zealand mudsnail in the state of Washington. The creature has been found in lakes and other waterways across the state.
Now, the U.S. Bureau of Land Management wants Caren Goldberg to look for the Columbia spotted frog in two other western states. The rare amphibian is a candidate for the federal government’s threatened species list.
Scientists working with the technology say they do not expect robots to replace field biologists anytime soon. But the old-fashioned field work could soon be more targeted.
A related research goal is to show how long environmental DNA can last and how far it can travel in different environments.
Ryan Kelly is an ecologist at the School of Marine and Environmental Affairs at the University of Washington in Seattle. He works in a laboratory there with other researchers. They study the genetic material released by living creatures.
“Essentially we can take a sample of soil or air -- and in our case -- water, and we can sequence the DNA out of it and tell you what is there.”
Ryan Kelly says he and his research team are studying water samples collected from Puget Sound. He says the cost of gene sequencing has “plummeted in recent years.” That makes DNA testing more widely available.
Environmental DNA can be used in two ways. One is to identify the creatures that live in a certain place. The other is to confirm the presence or lack of a specific creature.
Caren Goldberg heads the new eDNA lab at Washington State University in Pullman, Washington. She is one of the first biologists in the northwestern United States to take the technology from the testing phase to actually using it.
“It is extremely useful for species that are really hard to find. I have spent many hours looking for species that I was pretty sure were there -- looking under rocks, looking in water, doing all kinds of surveys.”
Caren Goldberg sees eDNA as a way to get answers more efficiently, safely and with less destruction compared to traditional survey techniques. Until recently, scientists depended on snorkeling, netting or using an electric current to temporarily capture fish.
“We're absolutely at this point where proof-of-concept has been established. I don't think everyone necessarily is on board yet, but I think the majority of the people are on board.”
This newer way to identify what lives in the environment is becoming popular around the world. Animal experts in Vietnam are using the eDNA to find the last, wild Yangtze giant softshell turtles. One researcher on the Caribbean island of Trinidad is using the sampling technology to find endangered golden treefrogs. And in Madagascar, it is being used to identify amphibian diseases.
Ms. Goldberg has used eDNA testing to confirm the local extinction, disappearance, of a leopard frog in the American state of Idaho. She has also been asked to document the spread of the New Zealand mudsnail in the state of Washington. The creature has been found in lakes and other waterways across the state.
Now, the U.S. Bureau of Land Management wants Caren Goldberg to look for the Columbia spotted frog in two other western states. The rare amphibian is a candidate for the federal government’s threatened species list.
Scientists working with the technology say they do not expect robots to replace field biologists anytime soon. But the old-fashioned field work could soon be more targeted.
A related research goal is to show how long environmental DNA can last and how far it can travel in different environments.
breathable 통기성이 있는 / invasive 급속히 퍼지는 / biodiversity 생물의 다양성 / sequence 사례로 배열하다, 연속적인 사건들, 순서 / plummet 급락하다, 곤두박질치다 / amphibian 양서류 / old-fashioned 구식의
공상 과학이 생물 조사의 현실이 되다
많은 공상 과학 소설은 새로운 세계에 도착하는 탐험가들에 대한 얘기를 들려준다. 이 탐험가들은 어떤 종류의 고급 기술 기기를 사용하여 숨 쉴 수 있는 공기나 생명의 흔적을 찾는다. 하지만 지구에서는 환경 디엔에이(environmental DNA), 짧게는 eDNA라고 불리는 새로운 시료 채취 기술을 통해 공상 과학이 현실이 되고 있다. 과학자들은 이를 사용하여 희귀종이나 급속히 퍼지는 종을 인식할 수 있고, 생물의 다양성을 연구하거나 소량의 공기 또는 물을 이용하여 물고기의 수를 예측할 수도 있다.
라이언 켈리(Ryan Kelly) 씨는 시애틀에 있는 워싱턴 대학교의 해양 및 환경 대학의 생태학자이다. 그는 그곳 실험실에서 다른 연구진들과 함께 일한다. 이들은 살아 있는 생명체에서 나오는 유전 형질을 연구한다.
“기본적으로 땅이나 공기에서 시료를 채취하며, 저희의 경우 물에서 나오는 시료를 채취합니다. 그리고 DNA를 차례로 배열하여 거기에 무엇이 있는지 얘기할 수 있습니다.”
라이언 켈리 씨는 그와 그의 연구진이 퓨젓사운드(Puget Sound)에서 채취된 수중 시료들을 연구 중이라고 말한다. 그는 유전자염기서열분석(gene sequencing)의 가격이 “최근 몇 해 동안 급락했다”고 말한다. 이는 유전자 감식이 더 널리 사용되도록 했다.
환경 유전자는 두 가지 방법으로 사용될 수 있다. 하나는 특정한 장소에 서식하는 생명체를 확인하기 위해 사용된다. 다른 하나는 특정한 생명체의 존재나 부족한 것을 확인하기 위해 사용된다.
캐런 골드버그 씨는 워싱턴 주 풀먼(Pullman)에 소재한 워싱턴주립대(Washington State University)에서 새로운 eDNA 연구실의 책임자이다. 그녀는 미국 북서부에서 이 기술을 시험하는 단계에서 실질적인 사용 단계로 이끈 첫 번째 생물학자들 중 한 사람이다.
“이 기술은 정말 찾기 어려운 종들을 찾는 것에 아주 유용합니다. 저는 돌 아래나 물속을 찾아보기도 하고, 여러 설문 방법들을 이용하여 존재가 확실하다고 여겨졌던 종들을 찾기 위해 많은 시간을 보냈습니다.”
캐런 골드버그 씨는 전통적인 설문 기술에 비교했을 때, eDNA를 더 효율적이고, 안전하며, 덜 파괴적으로 해답을 찾는 방법으로 보고 있다. 최근까지 과학자들은 스노클링(snorkeling)이나 그물을 던지거나 전류를 사용하여 잠시 물고기를 잡는 방법에 의존했었다.
“저희는 분명히 개념이 입증된 현재 시점에 있습니다. 아직 모든 이가 동참하고 있다고 생각하지 않지만, 사람들 대부분이 동참한다고 생각합니다.”
어떤 생물체가 그 환경에 사는지를 확인하는 이 새로운 방법은 전 세계적으로 인기를 얻고 있다. 베트남에 있는 동물 전문가들은 최후의 야생 양쯔강대왕자라(Yangtze giant softshell turtles)를 찾기 위해 eDNA를 사용하고 있다. 한 연구진은 카리브 해(Caribbean)의 트리니다드 섬(Trinidad)에서 멸종 위기에 처한 황금 나무개구리(golden treefrogs)를 찾기 위해 이 채취 기술을 사용하고 있다. 마다가스카르(Madagascar)에서는 양서류 질병을 확인하기 위해 이 기술을 사용한다.
골드버그 씨는 아이다호 주에서 표범개구리의 현지 멸종 및 실종을 확인하기 위해 eDNA 기법을 사용했다. 그녀는 또한 워싱턴 주에서 뉴질랜드 진흙 달팽이(New Zealand mudsnail)의 번식을 기록하도록 요청받았다. 이 생물은 주 전역의 호수와 다른 수도에서 발견되었다.
현재 미국 토지 관리청(U.S. Bureau of Land Management)은 캐런 골드버그 씨가 다른 두 서부 주에서 콜롬비아 참개구리(Columbia spotted frog)를 찾길 원하고 있다. 이 희귀한 양서류는 연방 정부의 멸종 위기에 놓인 종 목록에 올라갈 대상이다.
이 기술을 사용하는 과학자들에 따르면 로봇들이 당장 현장 생물학자들을 대신할 것이라고 생각하지 않는다고 한다. 하지만 구식의 현장 작업은 곧 더 타격을 받을 수도 있다.
관련된 한 연구 목표는 환경 유전자가 얼마나 더 지속할 수 있고 다른 환경 사이에서 얼마나 멀리까지 갈 수 있는지를 보여주는 것이다.
라이언 켈리(Ryan Kelly) 씨는 시애틀에 있는 워싱턴 대학교의 해양 및 환경 대학의 생태학자이다. 그는 그곳 실험실에서 다른 연구진들과 함께 일한다. 이들은 살아 있는 생명체에서 나오는 유전 형질을 연구한다.
“기본적으로 땅이나 공기에서 시료를 채취하며, 저희의 경우 물에서 나오는 시료를 채취합니다. 그리고 DNA를 차례로 배열하여 거기에 무엇이 있는지 얘기할 수 있습니다.”
라이언 켈리 씨는 그와 그의 연구진이 퓨젓사운드(Puget Sound)에서 채취된 수중 시료들을 연구 중이라고 말한다. 그는 유전자염기서열분석(gene sequencing)의 가격이 “최근 몇 해 동안 급락했다”고 말한다. 이는 유전자 감식이 더 널리 사용되도록 했다.
환경 유전자는 두 가지 방법으로 사용될 수 있다. 하나는 특정한 장소에 서식하는 생명체를 확인하기 위해 사용된다. 다른 하나는 특정한 생명체의 존재나 부족한 것을 확인하기 위해 사용된다.
캐런 골드버그 씨는 워싱턴 주 풀먼(Pullman)에 소재한 워싱턴주립대(Washington State University)에서 새로운 eDNA 연구실의 책임자이다. 그녀는 미국 북서부에서 이 기술을 시험하는 단계에서 실질적인 사용 단계로 이끈 첫 번째 생물학자들 중 한 사람이다.
“이 기술은 정말 찾기 어려운 종들을 찾는 것에 아주 유용합니다. 저는 돌 아래나 물속을 찾아보기도 하고, 여러 설문 방법들을 이용하여 존재가 확실하다고 여겨졌던 종들을 찾기 위해 많은 시간을 보냈습니다.”
캐런 골드버그 씨는 전통적인 설문 기술에 비교했을 때, eDNA를 더 효율적이고, 안전하며, 덜 파괴적으로 해답을 찾는 방법으로 보고 있다. 최근까지 과학자들은 스노클링(snorkeling)이나 그물을 던지거나 전류를 사용하여 잠시 물고기를 잡는 방법에 의존했었다.
“저희는 분명히 개념이 입증된 현재 시점에 있습니다. 아직 모든 이가 동참하고 있다고 생각하지 않지만, 사람들 대부분이 동참한다고 생각합니다.”
어떤 생물체가 그 환경에 사는지를 확인하는 이 새로운 방법은 전 세계적으로 인기를 얻고 있다. 베트남에 있는 동물 전문가들은 최후의 야생 양쯔강대왕자라(Yangtze giant softshell turtles)를 찾기 위해 eDNA를 사용하고 있다. 한 연구진은 카리브 해(Caribbean)의 트리니다드 섬(Trinidad)에서 멸종 위기에 처한 황금 나무개구리(golden treefrogs)를 찾기 위해 이 채취 기술을 사용하고 있다. 마다가스카르(Madagascar)에서는 양서류 질병을 확인하기 위해 이 기술을 사용한다.
골드버그 씨는 아이다호 주에서 표범개구리의 현지 멸종 및 실종을 확인하기 위해 eDNA 기법을 사용했다. 그녀는 또한 워싱턴 주에서 뉴질랜드 진흙 달팽이(New Zealand mudsnail)의 번식을 기록하도록 요청받았다. 이 생물은 주 전역의 호수와 다른 수도에서 발견되었다.
현재 미국 토지 관리청(U.S. Bureau of Land Management)은 캐런 골드버그 씨가 다른 두 서부 주에서 콜롬비아 참개구리(Columbia spotted frog)를 찾길 원하고 있다. 이 희귀한 양서류는 연방 정부의 멸종 위기에 놓인 종 목록에 올라갈 대상이다.
이 기술을 사용하는 과학자들에 따르면 로봇들이 당장 현장 생물학자들을 대신할 것이라고 생각하지 않는다고 한다. 하지만 구식의 현장 작업은 곧 더 타격을 받을 수도 있다.
관련된 한 연구 목표는 환경 유전자가 얼마나 더 지속할 수 있고 다른 환경 사이에서 얼마나 멀리까지 갈 수 있는지를 보여주는 것이다.
