Uma nova abordagem de coleta de DNA permite que os cientistas capturem informações genéticas da vida selvagem sem perturbar os animais ou colocar em risco sua própria segurança. O protocolo, testado em esterco de elefante, produziu DNA suficiente para sequenciar genomas inteiros não apenas dos elefantes, mas também dos micróbios, plantas, parasitas e outros organismos associados – por uma fração do custo das abordagens atuais.

Os pesquisadores relatam suas descobertas na revista Frontiers in Genetics .

"Combinamos as metodologias existentes de tal forma que agora podemos usar amostras não invasivas para gerar dados em escala genômica", disse Alida de Flamingh, pesquisadora de pós-doutorado na Universidade de Illinois Urbana-Champaign, que liderou o trabalho com a U. de I. professor de zootecnia Alfred Roca. “Isso nos permite avaliar as populações de vida selvagem sem ter que atirar, capturar ou imobilizar animais”.

Coletar DNA de esterco de elefante não é novidade, disse Roca.

" Amostras fecais de elefantes de elefantes têm sido usadas há décadas para estudar a genética dos elefantes”, disse ele. "Mas isso depende de métodos muito complicados, geralmente envolvendo produtos químicos que, em alguns casos, podem ser perigosos. As coleções são volumosas, difíceis de transportar e precisam ser refrigeradas, tornando todo o processo muito caro."

De Flamingh testou uma alternativa relativamente barata: usar cartões de coleta de dados do tamanho de um cartão-postal que foram tratados para evitar que as amostras se degradassem. Pesquisas anteriores mostraram que, uma vez que as amostras são espalhadas nos cartões, elas podem ser armazenadas por meses sem refrigeração.

A inspiração para o estudo veio do trabalho de Flamingh com o professor de antropologia da U. of I. e co-autor do estudo, Ripan Malhi, cujo laboratório se concentra no DNA antigo.

"O DNA antigo pode ser problemático porque as amostras são degradadas e podem produzir níveis muito baixos de DNA de espécies-alvo", disse de Flamingh. A obtenção de dados genômicos de esterco pode ser igualmente desafiadora, com concentrações de DNA de elefante mais baixas do que as disponíveis em amostras de sangue . "Eu pensei, isso soa como uma excelente oportunidade para testar se as mesmas metodologias podem ser aplicadas a amostras não invasivas para gerar o mesmo tipo de dados."

A equipe primeiro coletou amostras de elefantes do zoológico em experimentos projetados para determinar quanto tempo após a defecação o esterco produziria dados genômicos viáveis . O Jacksonville Zoo and Gardens, na Flórida, e o Dallas Zoological Gardens permitiram que a equipe coletasse amostras de seus elefantes africanos da savana. Os pesquisadores recuperaram as amostras imediatamente após a defecação e 24, 48 e 72 horas depois.

Seus testes revelaram que mesmo o esterco de três dias rendeu DNA suficiente para estudos genômicos dos elefantes.

Em seguida, os pesquisadores testaram sua abordagem em amostras coletadas de elefantes selvagens da savana africana. O colaborador do estudo e coautor Rudi van Aarde, professor emérito de zoologia e entomologia na Universidade de Pretória, África do Sul, e seus colegas usaram os cartões para coletar amostras de esterco de elefante depois de identificar um conjunto geograficamente e ecologicamente diversificado de áreas selvagens no sul África.

Ao executar os dados de sequência obtidos dos cartões em bancos de dados genômicos, a equipe encontrou um tesouro de informações no esterco.

"Fiquei surpreso", disse Roca. "Pensei que poderíamos obter algum DNA de elefante das cartas, mas estava pensando na ordem de 2%. No entanto, em média, mais de 12% do DNA foi atribuído ao elefante."

Isso foi alcançado sem o uso de métodos de laboratório que visam apenas o DNA do elefante, um procedimento caro e demorado, disseram os pesquisadores. Como resultado, cada amostra produziu uma grande quantidade de dados sobre o elefante, a composição microbiana de seu intestino, seu habitat e dieta. Os pesquisadores detectaram até o DNA de borboletas e outros artrópodes que interagem com o esterco depois de depositado.

“É realmente benéfico ter uma ideia de tudo o que está lá, porque agora você pode começar a fazer perguntas, não apenas sobre os genomas dos elefantes, mas também sobre coisas como saúde, dieta e se há patógenos ou parasitas presentes”, disse De Flamingh.

Quando se trata de genomas de elefantes, os resultados são comparáveis ??aos obtidos por meio de amostras de sangue, disse Roca.

"Você pode explorar a conectividade de diferentes populações de elefantes, o nível de diversidade genética, o nível de endogamia e parentesco entre os elefantes", disse ele. "E eu diria que há muitas razões pelas quais você não quer ter que coletar amostras de sangue de elefantes selvagens."

"É possível fazer o que você pode fazer com sangue, mas vai além disso", disse de Flamingh. “Agora você pode fazer análises que não podia fazer antes com o DNA do sangue, que fornece apenas informações sobre o genoma do elefante”.

De Flamingh é pesquisador de pós-doutorado e Malhi e Roca são professores do Instituto Carl R. Woese de Biologia Genômica da Universidade de Illinois.