Pemanfaatan Environmental DNA Dalam Memantau Keanekaragaman Hayati

 Pemanfaatan Environmental DNA Dalam Memantau Keanekaragaman Hayati

 

Pemantauan keanekaragaman dan mengidentifikasi spesies secara konvensional mengandalkan data morfologi dan tingkah laku yang diperolah melalui pengamatan secara langsung di lapangan atau mengambil individu untuk diamati lebih lanjut di laboratorium. Metode ini terkadang bersifat invasif, destruktif terhadap lingkungan dan komunitas biologis^[1], dan tidak lepas dari kemungkinan kesalahan identifikasi. Selain itu, jika perilaku atau ukuran suatu spesies menyulitkan survei (misalnya, spesies bertubuh kecil atau spesies yang sulit ditangkap), metode konvensional memerlukan peralatan khusus atau waktu pengamatan spesifik spesies^[1]. Alasan-alasan ini mendorong perlunya terus mengembangkan cara-cara yang lebih baik untuk memantau keanekaragaman hayati dan cara unik metabarcoding eDNA dapat melengkapi metode konvensional.

 

Bagaimana eDNA dapat digunakan untuk memantau keanekaragaman?

 

Environmetal DNA (eDNA) atau DNA lingkungan adalah materi genetik yang diambil dari sampel berupa berupa feses, lendir, kulit, rambut, gamet, bahkan bangkai yang ada di air, udara, tanah, atau sedimen tanpa terlebih dahulu mengisolasi organisme target. DNA dapat bertahan di lingkungan selama beberapa jam, hingga ratusan atau ribuan tahun di lapisan es yang dingin dan kering^[2].

 

Dari artikel “Applications of environmental DNA (eDNA) in ecology and conservation: opportunities, challenges and prospects”, pemanfaatan eDNA berpotensi merevolusi ilmu dan praktik konservasi dengan alasan:

1. Teknik eDNA cepat, efisien, dan relatif murah, sehingga memberikan peluang untuk memantau dinamika spesies, populasi, dan komunitas, serta memetakan distribusi geografisnya dalam jangka waktu lama dan dalam skala spasial yang besar;

2. Pengambilan sampel eDNA bersifat sederhana, tidak merusak, dan non-invasif, sehingga tidak menyebabkan kerusakan signifikan pada spesies target atau habitatnya ;

3. eDNA dapat mencapai probabilitas deteksi yang tinggi untuk spesies langka, samar, dan sulit ditangkap, bahkan pada spesies yang langka kepadatannya relatif rendah;

4. eDNA memungkinkan deteksi dini invasi biologis dan pemberantasannya secara tepat waktu sebelum terbentuk sepenuhnya;

5. eDNA memungkinkan identifikasi organisme target secara akurat;

6. Pengambilan sampel eDNA berpotensi menawarkan cakupan taksonomi yang luas, sehingga memungkinkan penilaian keanekaragaman hayati secara simultan untuk berbagai organisme.

 

Dua pendekatan yang mendapat perhatian paling besar dalam studi berbasis eDNA adalah barcoding dan metabarcoding. Perbedaan utama antara barcode dan metabarcoding adalah bahwa barcode menggunakan primer spesifik spesies untuk mendeteksi fragmen DNA suatu spesies dalam sampel lingkungan (sangat berguna untuk mendeteksi spesies invasif, langka, dan samar, bahkan di habitat yang sulit diakses, memetakan distribusinya, dan merancang strategi pengelolaan), sedangkan metabarcoding menggunakan primer universal untuk secara bersamaan mendeteksi jutaan fragmen DNA dari rentang spesies seluas mungkin dari berbagai trofik, tingkat, dan domain kehidupan. Metabarcoding eDNA telah berhasil digunakan untuk mengkarakterisasi pola keanekaragaman hayati di masa lalu dan sekarang, untuk memahami interaksi trofik dan preferensi makanan, untuk mempelajari ekologi pemijahan spesies yang sulit ditangkap, dan untuk memantau kesehatan dan dinamika ekosistem.

 

Apakah Metabarcoding eDNA lebih baik daripada metode konvensional?

 

Informasi mengenai keberadaan, distribusi, kelimpahan, kebutuhan habitat, dan ancaman spesies dibutuhkan untuk melestarikan keanekaragaman hayati. Untuk memperoleh informasi ini memerlukan metode pengambilan sampel yang efisien dan sensitif yang mampu mendeteksi dan mengukur keanekaragaman hayati yang sebenarnya, terutama di wilayah dengan keanekaragaman hayati yang tinggi (megadiverse) yang memiliki banyak spesies yang belum terdeskripsikan dan tidak diketahui^[2]. eDNA telah meningkatkan kemampuan untuk memantau keanekaragaman hayati dengan mengatasi beberapa tantangan pemantauan dengan metode konvensional.

 

Meskipun begitu, penggunaan eDNA untuk memantau keanekaragaman hayati juga memiliki keterbatasan. Degradasi eDNA di lingkungan membatasi ruang lingkup studi eDNA, karena seringkali hanya sebagian kecil materi genetik yang tersisa, terutama pada lingkungan dengan kondisi hangat dan lembab. Metabarcoding eDNA rentan terhadap pengambilan sampel yang tidak sempurna dan deteksi palsu, yang dapat terjadi di berbagai tahapan proyek, termasuk pengumpulan lapangan, penyimpanan sampel, analisis molekuler, dan alur kerja bioinformatika: Kasus di mana eDNA terdeteksi di lingkungan tanpa adanya organisme target atau jika eDNA tidak terdeteksi tetapi terdapat organisme target adalah hal yang umum^[2].

 

Para peneliti telah lama berfokus pada perbandingan antara kemungkinan deteksi eDNA dan metode survei tradisional^[2]. Mengembangkan teknik yang lebih baik, mengoptimalkan teknik yang ada saat ini, atau menggabungkan eDNA dengan survei tradisional dapat mengatasi banyak keterbatasan. eDNA dan metode survei tradisional biasanya tidak boleh dianggap sebagai metode alternatif untuk menilai dan memantau keanekaragaman hayati, karena keduanya dapat memberikan informasi yang berbeda.

Informasi dari eDNA seringkali perlu ditindaklanjuti dengan metode konvensional, namun eDNA dapat membantu memandu survei (metode konvensional) ke arah yang benar^[2].

 

 

Referensi:

[1] Deiner K, Bik HM, Mächler E, et al. Environmental DNA metabarcoding: Transforming how we survey animal and plant communities. Mol Ecol.  26, 5872–5895 (2017).

[2]Beng, K.C., Corlett, R.T. Applications of environmental DNA (eDNA) in ecology and conservation: opportunities, challenges and prospects. Biodivers Conserv 29, 2089–2121 (2020).