VERONICA - ČASOPIS PRO OCHRANU PŘÍRODY A KRAJINY

Obojživelníci patří celosvětově mezi nejohroženější skupiny obratlovců. Podle současných odhadů je více než 40 % druhů ohroženo vyhynutím. K jejich populačním poklesům přispívají především ztráta a degradace biotopů způsobená lidskou činností, klimatická změna a také šíření infekčního onemocnění známého jako chytridiomykóza. Potřeba účinné ochrany těchto živočichů je dnes proto naléhavější než kdy dříve. Nedílnou součástí této ochrany je co nejvyšší přesnost výsledků při biologických průzkumech a monitoringu populací.

V rámci biologických hodnocení, průzkumů lokalit a monitoringu populací se v České republice běžně využívají metody terénních šetření, jako je prolovování litorálního pásma sítí, živolovné pasti, vizuální pozorování nebo identifikace jednotlivých druhů na základě jejich hlasových projevů. Tyto tradiční metody jsou osvědčené a dostupné, k dispozici je však i další, v některých případech účinnější, avšak nákladnější alternativa, kterou je analýza environmentální DNA (eDNA).

Princip eDNA spočívá v odběru vzorků prostředí; v případě sledování výskytu obojživelníků se jedná o vzorky vody. Z těchto vzorků jsou následně laboratorně detekovány genetické stopy organismů. Tyto stopy pocházejí z materiálu, který organismy do prostředí přirozeně uvolňují, například z buněk kůže, slizu nebo výkalů. Odebraný vzorek vody se zpravidla přímo v terénu filtruje a filtr se zachyceným genetickým materiálem se následně analyzuje v laboratoři.

Samotná analýza může probíhat dvěma hlavními způsoby, a to pomocí PCR (polymerázové řetězové reakce) nebo metabarcodingu. PCR je cílená analýza, která se používá v případě, kdy chceme potvrdit či vyvrátit přítomnost konkrétního druhu. Je relativně rychlá a citlivá, neposkytuje však komplexní přehled o druhovém složení lokality. Naproti tomu metabarcoding umožňuje identifikovat širší spektrum druhů současně, a tedy získat obraz celého společenstva, například všech druhů obojživelníků, které se na lokalitě aktuálně vyskytují nebo se zde v nedávné době vyskytovaly.

Ve srovnání s konvenčními metodami vykazuje eDNA často vyšší citlivost detekce, zejména u vzácných nebo skrytě žijících druhů. Studie ukazují, že pravděpodobnost zachycení druhu může být u eDNA výrazně vyšší (v některých případech až o nižší desítky procent) než u tradičních metod, přičemž konkrétní rozdíly se liší v závislosti na druhu a podmínkách prostředí. Výhodou je také to, že odběr vzorků není přímo závislý na aktuální aktivitě živočichů a může být úspěšný i za podmínek, kdy terénní průzkum selhává (například při nízkých teplotách nebo nepříznivém počasí). Pro zajištění stejné spolehlivosti je tedy nutné za použití běžných metod navštívit lokalitu vícekrát a za dobrých klimatických podmínek, zatímco ke sběru vzorků pro analýzu eDNA v mnoha případech (v závislosti na velikosti a náročnosti lokality) stačí jedna návštěva. Navíc je tato metoda schopna zachytit i druhy vyskytující se ve velmi nízkých početnostech, které by běžnými metodami mohly snadno uniknout pozornosti.

Pro kryptické, vzácné nebo vizuálně těžko identifikovatelné druhy je tedy eDNA analýza ideální volbou, jelikož není závislá na schopnosti terénního průzkumníka nalézt a následně dle pozorovatelných znaků rozeznat jednotlivé druhy. Na rozdíl od živolovných pastí a prolovování vodních ploch za účelem odchytu jedinců a následné identifikace je metoda eDNA neinvazivní a prakticky eliminuje pravděpodobnost úmrtí jedinců kvůli stresu způsobenému manipulací, ale i přenos chorob (jako právě zmíněná chytridiomykóza).

Další výhodou této metody je, že za vhodných podmínek (například nižší teploty) dokáže DNA ve vodě přetrvat dny až několik týdnů. Díky tomu lze detekovat i druhy, které vodní prostředí již opustily, například po rozmnožování či metamorfóze. Na druhou stranu rychlost degradace DNA roste s teplotou, intenzitou slunečního záření a mikrobiální aktivitou, což v letních měsících výrazně zkracuje dobu, po kterou je detekce druhů, které již vodu opustily, možná. Analýza eDNA je také limitována tekoucí vodou. Pokud se jedná o průtočné tůně, mokřady nebo rybníky, zvyšuje se riziko falešně pozitivních výsledků z důvodu kontaminace z jiné lokality. V tekoucích vodách, jako jsou potoky nebo řeky, je také pravděpodobnost zachycení DNA velmi malá, u mloka skvrnitého (Salamandra salamandra) je tedy spolehlivost detekce u této metody značně limitována, ale výsledky se mohou lišit v závislosti na lokalitě. Falešně pozitivní výsledky mohou být způsobeny také kontaminací z vybavení sběratele vzorků, kdy při přechodu z jedné lokality na další nedojde k dostatečnému očištění vybavení, například holinek.

Analýza eDNA je sice velice spolehlivá při detekci přítomnosti nebo nepřítomnosti jednotlivých druhů, její slabou stránkou je však schopnost odhadnout velikost populace na sledované lokalitě. Přestože množství detekované DNA může do určité míry odrážet početnost organismů, vztah mezi těmito veličinami není dostatečně přesný pro spolehlivé kvantitativní odhady. Běžné metody, jako jsou odlov, poslech hlasových projevů v období páření a vizuální průzkum, zůstávají v tomto směru nadále nenahraditelné.

Během studia ve Velké Británii jsem se s touto metodou setkala během dobrovolnických herpetologických průzkumů pro Nottinghamshire Amphibian and Reptile Group. Tato metoda je ve Velké Británii již hojně rozšířená a je využívána v akademickém i soukromém sektoru, jak pro vědecké, tak komerční účely. Nejčastěji je tam tato metoda využívána pro průzkumy a monitoring týkající se čolka velkého (Triturus cristatus), což je společně s ropuchou krátkonohou (Bufo calamita) druh, se kterým je možné manipulovat, pouze pokud jste držitelem licence od Natural England, případně Natural Resources Wales.

V České republice je eDNA analýza využívána v akademickém sektoru poměrně běžně, v soukromém sektoru se však k batrachologickým průzkumům nevyužívá. Po dokončení studia a návratu do České republiky jsem se spojila s Akademií věd České republiky a navrhla tak spolupráci, díky které bychom tuto metodu mohli zavést i zde. Tak se zrodily první pokusy o využití této metody k batrachologickým průzkumům (výzkumům obojživelníků) v soukromé sféře u nás.

Přestože jsme minulý rok tuto metodu použili na průzkum výskytu obojživelníků na lokalitě komerčního projektu jako první v České republice, je zde tato metoda stále v plenkách. Hlavní překážkou zůstávají vyšší náklady a technologická náročnost, které souvisejí s relativně rychlým vývojem této metody. Lze však očekávat, že s rostoucí dostupností a dalším technologickým pokrokem bude její využití postupně narůstat a stane se běžnou součástí biologických průzkumů. Analýza eDNA tak nepředstavuje náhradu tradičních metod, ale jejich zásadní doplněk, který může významně zvýšit efektivitu ochrany obojživelníků.

Barbora Olič (1999) je ekoložka na volné noze specializující se na herpetologii. Se studijními zkušenostmi z Velké Británie a Kostariky se v rámci kanceláře ekologie Kateřiny Zímové věnuje průzkumům a péči o obojživelníky a plazy.