Okoljska DNK

Vsak organizem v sebi nosi knjigo, imenovano genom (dednina), ki vsebuje informacije o tem, kateri vrsti pripada, kakšno je njegovo geografsko poreklo, v kakšnem sorodstvenem odnosu je z drugimi vrstami, katere snovi lahko proizvaja in še mnogo več. Če lahko preberemo to knjigo, bomo torej do potankosti spoznali organizem, s katerim imamo opravka. V naravi pa noben organizem nikoli ni sam; vsako okolje (na primer jezerska voda) nosi dednino vseh organizmov, ki tam živijo. Če lahko preberemo vse njihove knjige, ne bomo spoznali le enega organizma, temveč celotno združbo. Govorimo o okoljski DNK. Podrobnejšo razlago pa si izposodimo iz našega nedavnega članka objavljenega v reviji Življenje in tehnika:

»V vodnem okolju ne manjka življenja, saj tam domujejo številni virusi, bakterije, rastline in živali. Ob tem ne gre pozabiti niti občasnih obiskovalcev, kot smo ljudje ter naši hišni ljubljenčki. Za vsemi temi vrstami ostajajo v vodi molekule njihove DNK. Pod izrazom okoljska DNK imamo torej v mislih celotno dednino vseh živih bitij, ki so ali so bila prisotna v tem okolju.«¹

Da bi odklenili vrata do te zakladnice informacij, ki jo nosijo genetski zapisi, so znanstveniki razvili različne molekularne genetske metode, ki nam omogočajo vpogled v genome. Ob tem napredku si tudi mi danes ne predstavljamo več naših raziskav brez molekularnih metod. Tako se po dolgem poletju, ko veliko časa preživimo na terenu, pozimi navadno zapremo v laboratorij, kjer preučujemo genetska zaporedja v naših vzorcih.

Prvi korak vsake molekularne analize je izolacija DNK.

1. Začnemo z vzorcem iz okolja, na primer z vodo iz jezera, ki jo prefiltriramo skozi filter. Na njem se ujamejo vse bakterijske celice, ki nas zanimajo.
2. Ker je DNK ujeta v notranjosti teh celic, jo moramo najprej “osvoboditi”, tako da razbijemo vse pregrade med DNK in okoljem – celične stene in membrane.
3. Nato poskusimo ta vzorec čim bolj očistiti, da ostane le še DNK. To pomeni, da se želimo znebiti vseh proteinov, ogljikovih hidratov in drugih organskih snovi, ki poleg DNK sestavljajo celico. Odstraniti želimo tudi vse neželene snovi iz okolja, na primer huminske kisline, ki izvirajo iz prsti, ali fenolne spojine, ki jih proizvajajo rastline. Če kaj od tega ostane v vzorcu, bodo genetske analize manj uspešne in rezultati nezanesljivi.
4. Očiščeno DNK raztopimo v tekočini in zamrznemo, da se ne razgradi, medtem ko čaka na naslednje korake.

Kaj pa so naslednji koraki? Možnosti, ki jih ponujajo molekularne metode, je ogromno; v našem laboratoriju pa večinoma brskamo po genskem zapisu na dva načina. Včasih nas zanima le, če knjige vsebujejo določene stavke (gene), ki nam povedo, če lahko cianobakterije proizvajajo strupene snovi ali ne. Spet drugič pa želimo nekatere dele knjig tudi prebrati – tiste, ki nam povedo, katerim vrstam cianobakterije pripadajo.

Izolacija DNK v laboratoriju.

Začnemo z vodo iz jezera (levo), ki jo prefiltriramo čez filter, na katerem se ujamejo celice (desno).

Vzorci med izolacijo razkrijejo različne barve, odvisno od snovi, ki so bile prisotne v okolju. Končni produkt – izolirana in očiščena DNK – je vedno brezbarven.

Povezane objave: serija objav o raziskovalnih metodah

Več informacij:

• https://tinyurl.com/2p8wynsm
  Video razlaga okoljske DNK

Viri:

1. Zupančič, M. (2021). Nove metode spremljanja stanja voda. Življenje in tehnika 72:10, str. 34-42.

Tekst: Maša Zupančič