الحمض النووي البيئي
الحمض النووي البيئي هو الحمض النووي التي يتم تجميعها من مجموعة متنوعة من العينات البيئية مثل التربة، مياه البحر، الثلج أو حتى الهواء  بدلا من أخذ عينات مباشرة من كائن فردي. كما تتفاعل الكائنات الحية المختلفة مع البيئة، يتم طرد الحمض النووي ويتراكم في المناطق المحيطة بها. تتضمن أمثلة مصادر الحمض النووي البيئي، على سبيل المثال لا الحصر والبراز والمخاط والأمشاج والجلد المهترئ والذبائح والشعر. يمكن تحليل هذه العينات من خلال طرق تسلسل الحمض النووي عالية الإنتاجية، والمعروفة باسم الميتاجينومية والكشف عن نوع واحد  من أجل قياس ومراقبة التنوع البيولوجي بسرعة. من أجل التمييز بشكل أفضل بين الكائنات الحية داخل العينة، يتم استخدام استقلاب الحمض النووي الذي يتم فيه تحليل العينة ويستخدم مكتبات دي ان أي التي تمت دراستها مسبقًا لتحديد الكائنات الموجودة (مثل BLAST). تحليل الحمض النووي البيئي له إمكانات كبيرة، ليس فقط لرصد الأنواع الشائعة، ولكن للكشف الوراثي وتحديد الأنواع الأخرى الموجودة التي يمكن أن تؤثر على جهود الحفظ. تسمح هذه الطريقة بمراقبة بيولوجية دون الحاجة إلى جمع الكائن الحي، مما يخلق القدرة على دراسة الكائنات الحية الغازية، أو المراوغة، أو المهددة بالانقراض دون إدخال ضغوط بشرية المنشأ على الكائن الحي. يساهم الوصول إلى هذه المعلومات الوراثية مساهمة مهمة في فهم حجم السكان وتوزيع الأنواع والديناميات السكانية للأنواع غير الموثقة جيدًا. سلامة عينات الحمض النووي البيئي تعتمد على الحفاظ عليها داخل البيئة. التربة والتربة الصقيعية والمياه العذبة ومياه البحر هي بيئات كبيرة مدروسة جيدًا تم استخراج عينات من الحمض النووي البيئي، كل منها يشمل العديد من البيئات الفرعية المكيفة. بسبب تنوعها، يتم تطبيق الحمض النووي البيئي في العديد من البيئات الفرعية مثل أخذ عينات من المياه العذبة، وأخذ عينات من مياه البحر، وأخذ عينات من التربة الأرضية (التندرا بيرمفروست)، وأخذ عينات من التربة المائية (النهر، البحيرة، البركة، ورواسب المحيط)،  أو غيرها من البيئات حيث يمكن أن تصبح إجراءات أخذ العينات العادية مشكلة.

مجموعة

الرواسب الأرضية 
تنبع أهمية تحليل الحمض النووي البيئي من التعرف على القيود التي قدمتها الدراسات القائمة على الثقافة.  تكيفت الكائنات الحية لتزدهر في الظروف المحددة لبيئاتها الطبيعية. على الرغم من أن العلماء يعملون على محاكاة هذه البيئات، إلا أنه لا يمكن إزالة العديد من الكائنات الحية المجهرية واستزراعها في بيئة معملية.  بدأت النسخة الأولى من هذا التحليل بـ RNA الريباسي (حمض نووي ريبوزي ريبوسومي) في الميكروبات لفهم الميكروبات التي تعيش في بيئات معادية بشكل أفضل. لا يمكن الوصول إلى التركيب الجيني لبعض الميكروبات إلا من خلال تحليل الحمض النووي البيئي. تم تطبيق التقنيات التحليلية للـ الحمض النووي البيئي أولاً على الرواسب الأرضية التي تنتج الحمض النووي من كل من الثدييات المنقرضة والبعيدة والطيور والحشرات والنباتات. عينات المستخرجة من هذه الرواسب الأرضية يتم الرجوع إليها عادة باسم «DNA القديم الرسوبية» (DNA سيدا أو DNA التراب).  يمكن أيضًا استخدام تحليل الحمض النووي البيئي لدراسة مجتمعات الغابات الحالية بما في ذلك كل شيء من الطيور والثدييات إلى الفطريات والديدان.

الرواسب المائية 
استُخدِم السدنا لاحقًا لدراسة التنوع الحيواني القديم والتحقق منه باستخدام سجلات أحفورية معروفة في الرواسب المائية.  الرواسب المائية محرومة من الأكسجين وبالتالي فهي تحمي الحمض النووي من التدهور. بخلاف الدراسات القديمة، يمكن استخدام هذا النهج لفهم التنوع الحيواني الحالي بحساسية عالية نسبيًا. في حين أن عينات المياه النموذجية يمكن أن تتحلل الحمض النووي بسرعة نسبية، يمكن أن تحتوي عينات الرواسب المائية على الحمض النووي المفيد بعد شهرين من وجود الأنواع. تتمثل إحدى المشكلات في الرواسب المائية في أنه من غير المعروف أين أودع الكائن الحي الـ الحمض النووي البيئي لأنه كان يمكن أن يتحرك في عمود الماء.

مائي (عمود الماء) 
لقد كان استخدام الـ الحمض النووي البيئي في الرواسب المائية مفيدًا، ولكن يمكن تطبيقه حتى فتح المياه لدراسة اليوم.  قبل الحمض النووي البيئي، كانت الطرق الرئيسية لدراسة تنوع المياه المفتوحة هي استخدام الصيد والمحاصرة، الأمر الذي يتطلب التمويل والعمالة الماهرة، وغيرها من الموارد المختلفة، ولكن الحمض النووي البيئي يحتاج فقط عينات من الماء. هذه الطريقة فعالة لأن درجة الحموضة في الماء لا تؤثر على الحمض النووي بقدر ما كان يعتقد سابقًا، ويمكن أن تكون أكثر حساسية بسهولة نسبية. الحساسية هي مدى احتمال ظهور علامة الحمض النووي في المياه التي تم أخذ عينات منها، ويمكن زيادتها ببساطة عن طريق أخذ المزيد من العينات، والحصول على عينات أكبر، وزيادة تفاعل البوليميراز المتسلسل. يتحلل إدنا سريعًا نسبيًا في عمود الماء، وهو أمر مفيد جدًا في دراسات الحفظ على المدى القصير مثل تحديد الأنواع الموجودة.

مسارات الثلج 
يستخدم باحثو الحياة البرية في المناطق الثلجية أيضًا عينات ثلجية لجمع واستخراج المعلومات الوراثية حول الأنواع ذات الاهتمام. تم استخدام الحمض النووي من عينات مسارات الثلج لتأكيد وجود أنواع بعيدة المنال ونادرة مثل الدببة القطبية، الثعلب القطبي الشمالي، الوشق، ولفيرين، والصيادين.  

يمكن استخدام الحمض النووي البيئي لمراقبة الأنواع على مدار العام ويمكن أن يكون مفيدًا جدًا في مراقبة الحفظ.  لقد نجح تحليل الحمض النووي البيئي في تحديد العديد من الأصناف المختلفة من النباتات المائية،  الأسماك، بلح البحر، الفطريات   وحتى الطفيليات.  تم استخدام الحمض النووي البيئي لدراسة الأنواع مع تقليل أي إجهاد يحفز التفاعل البشري، مما يسمح للباحثين بمراقبة وجود الأنواع على نطاقات مكانية أكبر بشكل أكثر كفاءة.  الاستخدام الأكثر انتشارًا في الأبحاث الحالية هو استخدام الحمض النووي البيئي لدراسة مواقع الأنواع المعرضة للخطر، والأنواع الغازية، والأنواع الرئيسية في جميع البيئات. يعتبر الحمض النووي البيئي مفيدًا بشكل خاص لدراسة الأنواع ذات الأواهل الصغيرة لأن الـ الحمض النووي البيئي حساس بدرجة كافية لتأكيد وجود نوع ما بجهد قليل نسبيًا لجمع البيانات التي يمكن القيام بها غالبًا مع عينة التربة أو عينة المياه.  يعتمد إدنا على كفاءة التسلسل الجيني وتحليلها وكذلك أساليب المسح المستخدمة التي تستمر في أن تصبح أكثر كفاءة وأرخص. أظهرت بعض الدراسات أن عينة الحمض النووي الريبي (الحمض النووي البيئي) المأخوذة من بيئة مجرى مائي وشاطئ تتحلل إلى مستوى غير قابل للكشف خلال 48 ساعة تقريبًا. 

يمكن تطبيق الحمض النووي البيئي كأداة لاكتشاف الكائنات ذات الوفرة المنخفضة في كل من الأشكال النشطة والسلبية. وتستهدف عمليات المسح إدنا النشطة الأنواع أو مجموعات من الأنواع للكشف الفردية باستخدام الكمي في الوقت الحقيقي حساسة للغاية أنواع محددة تفاعل البوليميراز المتسلسل. تستخدم مسوحات الحمض النووي البيئي المنفعلة تسلسل الحمض النووي المتوازي على نطاق واسع لتضخيم جميع جزيئات الحمض النووي البيئي في عينة مع عدم وجود هدف مسبق في الاعتبار تقديم أدلة الحمض النووي بطانية من تكوين المجتمع الحيوي.

انظر أيضا 

 الميتاجينومية
 شفرة الدنا الخيطية

المراجع

روابط خارجية 

 انفجار
 Biomeme دليل لإدنا

حمض نووي ريبوزي منقوص الأكسجين
قياس التنوع الحيوي
الحمض النووي البيئي هو الحمض النووي التي يتم تجميع ها من مجموعة متنوعة من العينات البيئية مثل التربة ، مياه البحر ، الثلج أو حتى الهواء بدلا من أخذ عينات مباشرة من كائن فردي . كما تتفاعل الكائنات ا لحية المختلفة مع البيئة ، يتم طرد الحمض النووي ويتراكم في المناطق المحيطة ب ها . تتضمن أمثلة مصادر الحمض النووي البيئي ، على سبيل المثال لا الحصر والبراز والمخاط والأمشاج و الجلد المهترئ والذبائح والشعر . يمكن تحليل هذه العينات من خلال طرق تسلسل الحمض النووي عالية الإنتاجية ، والمعروفة ب اسم الميتاجينومية والكشف عن نوع واحد من أجل قياس ومراقبة التنوع البيولوجي ب سرعة . من أجل التمييز ب شكل أفضل بين الكائنات ا لحية داخل العينة ، يتم استخدام استقلاب الحمض النووي الذي يتم في ه تحليل العينة و يستخدم مكتبات دي ان أي التي تمت دراسة ها مسبقًا ل تحديد الكائنات الموجودة ( مثل BLAST ) . تحليل الحمض النووي البيئي ل ه إمكانات كبيرة ، ليس فقط ل رصد الأنواع الشائعة ، و لٰكن ل الكشف الوراثي و تحديد الأنواع الأخرى الموجودة التي يمكن أن تؤثر على جهود الحفظ . تسمح هذه الطريقة ب مراقبة بيولوجية دون الحاجة إلى جمع الكائن الحي ، مما يخلق القدرة على دراسة الكائنات ا لحية الغازية ، أو المراوغة ، أو المهددة بالانقراض دون إدخال ضغوط بشرية المنشأ على الكائن الحي . يساهم الوصول إلى هذه المعلومات الوراثية مساهمة مهمة في ف هم حجم السكان و توزيع الأنواع والديناميات السكانية للأنواع غير الموثقة جيدًا . سلامة عينات الحمض النووي البيئي تعتمد على الحفاظ علي ها داخل البيئة . التربة والتربة الصقيعية و المياه العذبة و مياه البحر هي بيئات كبيرة مدروسة جيدًا تم استخراج عينات من الحمض النووي البيئي ، كل من ها يشمل العديد من البيئات الفرعية المكيفة . ب سبب تنوع ها ، يتم تطبيق الحمض النووي البيئي في العديد من البيئات الفرعية مثل أخذ عينات من المياه العذبة ، و أخذ عينات من مياه البحر ، و أخذ عينات من التربة الأرضية ( التندرا بيرمفروست ) ، و أخذ عينات من التربة المائية ( ال نهر ، البحيرة ، البركة ، ورواسب المحيط ) ، أو غير ها من البيئات حيث يمكن أن تصبح إجراءات أخذ العينات العادية مشكلة . مجموعة الرواسب الأرضية تنبع أهمية تحليل الحمض النووي البيئي من التعرف على القيود التي قدمت ها الدراسات القائمة على الثقافة . تكيفت الكائنات ا لحية لتزدهر في الظروف المحددة لبيئات ها الطبيعية . على الرغم من أن العلماء يعملون على محاكاة هذه البيئات ، إلا أن ه لا يمكن إزالة العديد من الكائنات ا لحية المجهرية واستزراع ها في بيئة معملية . بدأت النسخة الأولى من هذا ال تحليل بـ RNA الريباسي ( حمض نووي ريبوزي ريبوسومي ) في الميكروبات لفهم الميكروبات التي تعيش في بيئات معادية ب شكل أفضل . لا يمكن الوصول إلى التركيب الجيني ل بعض الميكروبات إلا من خلال تحليل الحمض النووي البيئي . تم تطبيق التقنيات التحليلية للـ الحمض النووي البيئي أولاً على الرواسب الأرضية التي تنتج الحمض النووي من كل من الثدييات المنقرضة والبعيدة والطيور والحشرات و النباتات . عينات المستخرجة من هذه الرواسب الأرضية يتم الرجوع إلي ها عادة ب اسم « DNA القديم الرسوبية » ( DNA سيدا أو DN A التراب ) . يمكن أيضًا استخدام تحليل الحمض النووي البيئي ل دراسة مجتمعات الغابات الحالية ب ما في ذلك كل شيء من الطيور والثدييات إلى الفطريات والديدان . الرواسب المائية استُخدِم السد نا لاحقًا ل دراسة التنوع الحيواني القديم والتحقق من ه ب استخدام سجلات أحفورية معروفة في الرواسب المائية . الرواسب المائية محرومة من الأكسجين و ب التالي ف هي تحمي الحمض النووي من التدهور . ب خلاف الدراسات القديمة ، يمكن استخدام هذا ال نهج لفهم التنوع الحيواني الحالي بحساسية عالية نسبيًا . في حين أن عينات المياه النموذجية يمكن أن تتحلل الحمض النووي ب سرعة نسبية ، يمكن أن تحتوي عينات الرواسب المائية على الحمض النووي المفيد بعد شهرين من وجود الأنواع . تتمثل إحدى المشكلات في الرواسب المائية في أن ه من غير المعروف أين أودع الكائن الحي الـ الحمض النووي البيئي لأن ه كان يمكن أن يتحرك في عمود الماء . مائي ( عمود الماء ) لقد كان استخدام الـ الحمض النووي البيئي في الرواسب المائية مفيدًا ، و لٰكن يمكن تطبيق ه حتى فتح المياه ل دراسة اليوم . قبل الحمض النووي البيئي ، كانت الطرق الرئيسية ل دراسة تنوع المياه المفتوحة هي استخدام الصيد والمحاصرة ، الأمر الذي يتطلب التمويل و العمالة الماهرة ، و غير ها من الموارد المختلفة ، و لٰكن الحمض النووي البيئي يحتاج فقط عينات من الماء . هذه الطريقة فعالة لأن درجة الح موضة في الماء لا تؤثر على الحمض النووي ب قدر ما كان يعتقد سابقًا ، و يمكن أن تكون أكثر حساسية ب سهولة نسبية . الحساسية هي مدى احتمال ظهور علامة الحمض النووي في المياه التي تم أخذ عينات من ها ، و يمكن زيادة ها ببساطة عن طريق أخذ المزيد من العينات ، و الحصول على عينات أكبر ، و زيادة تفاعل البوليميراز المتسلسل . يتحلل إد نا سريعًا نسبيًا في عمود الماء ، و هو أمر مفيد جدًا في دراسات الحفظ على المدى القصير مثل تحديد الأنواع الموجودة . مسارات الثلج يستخدم باحثو الحياة البرية في المناطق الثلجية أيضًا عينات ثلجية ل جمع واستخراج المعلومات الوراثية حول الأنواع ذات الاهتمام . تم استخدام الحمض النووي من عينات مسارات الثلج لتأكيد وجود أنواع بعيدة المنال ونادرة مثل الدببة القطبية ، الثعلب القطبي الشمالي ، الوشق ، ولفيرين ، والصيادين . يمكن استخدام الحمض النووي البيئي ل مراقبة الأنواع على مدار العام و يمكن أن يكون مفيدًا جدًا في مراقبة الحفظ . لقد نجح تحليل الحمض النووي البيئي في تحديد العديد من ال أصناف المختلفة من النباتات المائية ، الأسماك ، بلح البحر ، الفطريات و حتى الطفيليات . تم استخدام الحمض النووي البيئي ل دراسة الأنواع مع تقليل أي إجهاد يحفز التفاعل البشر ي ، مما يسمح للباحثين ب مراقبة وجود الأنواع على نطاقات مكانية أكبر ب شكل أكثر كفاءة . الاستخدام الأكثر انتشارًا في الأبحاث الحالية هو استخدام الحمض النووي البيئي ل دراسة مواقع الأنواع المعرضة ل الخطر ، و الأنواع الغازية ، و الأنواع الرئيسية في جميع البيئات . يعتبر الحمض النووي البيئي مفيدًا ب شكل خاص ل دراسة الأنواع ذات الأواهل الصغيرة لأن الـ الحمض النووي البيئي حساس ب درجة كافية لتأكيد وجود نوع ما بجهد قليل نسبيًا ل جمع البيانات التي يمكن القيام ب ها غالبًا مع عينة التربة أو عينة المياه . يعتمد إد نا على كفاءة التسلسل الجيني وتحليل ها و كذٰلك أساليب المسح المستخدمة التي تستمر في أن تصبح أكثر كفاءة و أرخص . أظهرت بعض الدراسات أن عينة الحمض النووي الريبي ( الحمض النووي البيئي ) المأخوذة من بيئة مجرى مائي وشاطئ تتحلل إلى مستوى غير قابل ل الكشف خل الساعة تقريبًا . يمكن تطبيق الحمض النووي البيئي ك أداة لاكتشاف الكائنات ذات الوفرة المنخفضة في كل من الأشكال النشطة والسلبية . و تستهدف عمليات المسح إد نا النشطة الأنواع أو مجموعات من الأنواع ل الكشف الفردية ب استخدام الكمي في الوقت الحقيقي حساسة ل الغاية أنواع محددة تفاعل البوليميراز المتسلسل . تستخدم مسوحات الحمض النووي البيئي المنفعلة تسلسل الحمض النووي المتوازي على نطاق واسع لتضخيم جميع جزيئات الحمض النووي البيئي في عينة مع عدم وجود هدف مسبق في الاعتبار تقديم أدلة الحمض النووي بطانية من تكوين المجتمع الحيوي . انظر أيضا الميتاجينومية شفرة الد نا الخيطية المراجع روابط خارجية انفجار Biomeme دليل لإد نا حمض نووي ريبوزي منقوص الأكسجين قياس التنوع الحيوي