Hnízdo jako časová schránka? Vědci za pomoci analýzy DNA zkoumají botanické složení ptačích obydlí
Propojování archeologie a muzejnictví s moderními metodami genetiky a molekulární biologie se čím dál více rozmáhá a přináší velkou řadu zajímavých poznatků. Ptačí hnízda jsou specifickým příkladem muzejního artiklu, který by mohl být k takovým studím v budoucnu více využíván. Dosud se totiž zkoumalo jejich složení pouze makroskopicky. K určování druhů rostlin je většinou potřeba květ, plod nebo alespoň list. Jenže hnízda jsou z drtivé většiny složena ze stonků a větviček a takový suchý stonek je sám o sobě jen těžko botanicky zařaditelný. Máme tak většinou informace o obsahu donesené kořisti do hnízda, ať už se jedná o semínka, zbytku živočichů nebo v současné době například plasty, ale o jejich stavebním materiálu toho moc nevíme.
V přírodovědných muzeích po celém světě je uloženo skoro 60 000 ptačích hnízd, která pocházejí z posledních cca 250 let. Nové metody sekvenování, které již byly v jiném kontextu použity ke zkoumání dokonce 10 000 let starých botanických vzorků, tak potenciálně skýtají odpovědi na velkou řádu ekologických otázek týkajících se zvyků opeřenců.
Zde uvádíme výsledky pionýrské práce, která se jako první vrhla do genetické analýzy stavebního materiálu ptačího obydlí. Američtí vědci zkoumali 4 hnízda z oblasti Sanfranciského zálivu: dvě poměrně současná, z let 2003 a 2018 a dvě historická z roku 1915. Všechna hnízda patřila americkým druhům pěvců z čeledi strnadcovití, konkrétně strnadci zpěvnému (Melospiza melodia) a strnadci skvrnitému (Passerculus sandwichensis). Cílem bylo mimo jiné porovnat, jak kvalitní DNA bude možné z různě starých vzorků získat a vytyčit tak metodické postupy pro další kolegy.
Vědci odebrali celkově 60 vzorků rostlinného materiálu, z čehož 28 jich bylo ze současných hnízd a 32 z těch historických. Již prvotní izolace a následná analýza pomocí PCR metody ukázala, že použitelných k další analýze je 11 vzorků současných oproti pouhým dvěma historickým. Ze všech 13 vzorků, které se podařilo dále sekvenovat, jich bylo 6 identifikovaných jako části krytosemenných rostlin (2 zástupci trav, jeden z čeledi brukvovitých, 2 z čeledi laskavcovitých a růže kalifornská), dalších 6 bylo zástupců zelených řas a mezi zkoumané vzorky se zatoulal i jeden nálevník. Co se týče kvality vzorků, čím větší byla velikost a hmotnost materiálu, který byl analyzován, tím větší byla úspěšnost analýzy.
Nicméně poměrně malá úspěšnost identifikace druhů v historických hnízdech ukazuje na důležitou skutečnost, a totiž často nevyhovující konzervaci jednotlivých muzejních exponátů. Aby bylo možné rostlinný materiál analýze podrobit, nesmí být hnízdo ošetřeno chemicky, ale spíše zmraženo nebo usušeno, což nepoškozuje DNA. Pokud máme správně uchovaný materiál, výtěžnost můžeme dále zvýšit tím, že použijeme co největší kus rostliny. Nicméně moderní metody izolace DNA si budou čím dál lépe umět poradit i s nedokonalými vzorky.
Vedle určení správné metodiky byla jedna ze základních otázek této studie, zda nám může analýza stavebního materiálu hnízd odhalit něco o ekologii místa, kde bylo vybudováno. Z tohoto pohledu byla zajímavá identifikace růže kalifornské v jednom z historických hnízd. To bylo totiž postaveno v lokalitě, ve která od roku 1915 došlo k poměrně dramatickým změnám krajiny. Strnadci zpěvní, kteří jsou autory tohoto hnízda, si často staví hnízda v přílivových oblastech u pobřeží, na rozhraní mezi bažinami a suchozemí. Přičemž ke stavbě nepoužívají rostliny z bažinaté oblasti, ale z spíše z přilehlých suchozemských oblastí. Nález růže kalifornské v tomto hnízdě není překvapení, jelikož byl (pouze s dalšími devíti druhy) v této lokalitě historicky popsán a potvrzuje, že vědci určili tento druh správně. Další analýza může identifikovat druhy, o kterých naopak žádné záznamy nemáme.
Také nové hnízdo z roku 2018 dokázalo odhalit zajímavé skutečnosti v místě, kde bylo vybudováno, tedy v bažinaté oblasti Bair Island Sanfranciského zálivu v místě bývalé solné nádrže. Tato oblast byla v roce 2016 po ukončení těžby revitalizována a v roce 2017 sem byly vysazeny původní druhy rostlin včetně trávy Festuca microstachys. A právě tento druh kostřavy byl identifikován ve zkoumaném hnízdě. Tento nález tak ukazuje, že opeřenci si poměrně záhy osvojili práci na svých příbytcích s nově vysazenými druhy a zahrnuli je do svého repertoáru. To může být jedním z ukazatelů úspěšného začlenění nových rostlin do této oblasti. Znalost ptačích stavařských zvyků také může pomoci v přemýšlení o revitalizaci dalších území, aby tato vedla k prosperujícím, vzájemně provázaným a udržitelným ekosystémům.
Zkoumání obsahu hnízd vedlo již dříve k odhalení zástupců rostlinné i živočišné říše, o kterých se do té doby nevědělo, že se v dané lokalitě vyskytují. Nyní, díky aplikaci nejmodernějších sekvenovacích technik, budeme moci tyto objevy rozšířit.
Úvodní fotografie: The Dark Queen, unsplash.com
Citovaná studie: https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0257624