Para ilmuwan diberi tumpukan kotoran untuk dikumpulkan

Perbesar / Wilayah Manu di Peru memiliki sejumlah zona ekologi.

Cagar Biosfer Manu di Peru adalah cagar hutan hujan terbesar di dunia dan salah satu tempat paling beragam di planet ini. Manu adalah kawasan yang dilindungi UNESCO seukuran gabungan Connecticut dan Delaware dan mencakup wilayah pertemuan Lembah Amazon dengan Pegunungan Andes. Kombinasi ini membentuk serangkaian ekosistem unik di mana spesies yang tidak diketahui ilmu pengetahuan ditemukan setiap tahunnya. Keterpencilan wilayah ini telah membantu melestarikan keanekaragaman hayati, namun menambah tantangan yang dihadapi para ilmuwan yang tertarik untuk mempelajarinya.

Menjebak satwa liar untuk penelitian di hutan lebat tidak praktis, terutama mengingat jarak yang jauh yang harus ditempuh para peneliti di Manu, baik melalui hutan maupun perairan. Ini adalah tawaran mahal yang pasti akan menempatkan hewan yang terjebak dalam risiko tertentu. Menjebak hewan langka dan terancam punah bahkan lebih sulit dan membawa risiko yang signifikan bagi hewan tersebut.

Namun, menangkap bug tidak menimbulkan masalah yang sama. Mereka mudah ditangkap, mudah diangkut, dan yang terpenting, mereka membawa DNA banyak hewan di dalam dan di dalamnya. Hewan apa pun yang mungkin dipelajari oleh ahli biologi akan meninggalkan jejak kaki dan kotoran di hutan, dan kumbang mencari nafkah dengan membersihkannya.

Kumbang sebagai Kolektor DNA

Kumbang banyak terdapat di hutan hujan, dan spesies yang dipelajari oleh tim Alejandro Lopero-Tora tidak terancam punah. Meskipun penelitian ini menunjukkan bahwa serangga-serangga tersebut telah dibunuh, secara keseluruhan dampaknya terhadap ekosistem sangat kecil.

Menurut ahli biologi Peru dan anggota tim Patricia Reyes, “Dampaknya bergantung pada kelimpahan dan siklus reproduksi setiap spesies. Berkurangnya populasi kumbang dapat berdampak pada predatornya, seperti burung, reptil, dan serangga lainnya. Kesehatan hutan bergantung pada fungsi kumbang dalam menguraikan bahan organik dan menyebarkan benih. Meskipun kami belum menemukan dampak apa pun terhadap ekosistem, kami masih membatasi jumlah individu kumbang yang kami kumpulkan dan mengidentifikasi area sensitif yang dilarang untuk dikumpulkan. Kami mendukung metode pengumpulan yang berkelanjutan untuk mengurangi kemungkinan dampak di masa depan.”

Agar serangga dapat mengumpulkan DNA bagi para peneliti, diperlukan beberapa penyesuaian. Perangkap, yang biasa digunakan untuk mempelajari kumbang, menyebabkan kumbang terjatuh ke dalam larutan kimia yang membunuh dan mengawetkannya hingga dikumpulkan. Namun, perangkap ini mencemari isi perut kumbang, sehingga DNA tidak dapat digunakan. Perangkap Lopera-Toro membuat mereka tetap hidup dan melindungi untaian DNA halus yang dikumpulkan dengan susah payah oleh kumbang. Dia juga pergi ke hutan bersama timnya untuk mengumpulkan kumbang hidup dengan tangan, dengan cermat mencatat waktu dan tempat setiap kumbang dikumpulkan. Mulai Juli 2022, tim mengumpulkan kotoran dari beragam ekosistem Manu naik dan turun pada ketinggian 500 hingga 3.500 meter di atas permukaan laut.

Memperbesar / Selain mengekstraksi DNA dari kumbang, peneliti juga menggunakannya sebagai subjek uji untuk studi metabolisme.

Elena Chaboteaux

Tim Stasiun Biologi Manu menggunakan teknologi Nanopore untuk mengurutkan DNA yang ditemukan di perut kumbang untuk mengetahui hewan apa yang terwakili di sana. Mereka secara khusus fokus pada kumbang kotoran karena kebiasaan makan mereka bergantung pada kotoran hewan yang lebih besar. Keuntungan utama perangkat Nanopore minION adalah dapat memisahkan DNA berukuran panjang secara in situ. “Pengurutan Nanopore yang telah lama dibaca memberikan identifikasi spesies yang lebih baik, sementara analisis data real-time memberikan akses langsung ke hasil, baik di lapangan atau di laboratorium,” menurut situs Nanopore.

Ahli biologi Juliana Morales mengakui bahwa Nanopore masih memiliki tingkat kesalahan yang tinggi, meskipun seiring dengan kemajuan teknologi baru ini, permasalahan tersebut terus berkurang. Bagi tim Stasiun Biologi Manu, margin kesalahan adalah harga yang bersedia mereka bayarkan untuk peralatan yang dapat mereka gunakan di hutan hujan. Karena mereka tidak mempelajari satu spesies tertentu, melainkan membangun database spesies yang ada di wilayah tersebut, mereka tidak perlu memiliki setiap nukleotida yang benar untuk mengidentifikasi spesies tersebut. Namun, mereka memerlukan untaian yang cukup panjang untuk membedakan antara monyet berbulu biasa dan monyet berbulu ekor kuning.

Meskipun para peneliti lebih suka mengurutkan DNA di lokasi menggunakan perangkat Nanopore minION, ketika mereka memiliki lebih dari selusin sampel untuk dianalisis, mereka mengirimkannya ke Universitas Guelph di Ontario, Kanada. Pengiriman sampel dari hutan Peru ke Kanada merupakan mimpi buruk logistik, namun Lopera-Toro mengatakan hal itu sepadan. “Universitas Guelph dapat memproses ratusan sampel DNA setiap hari. Saya beruntung jika kami dapat memproses 10 sampel sehari vu [Manu] laboratorium.”

Dalam kumpulan 76 sampel terbaru, mereka menganalisis isi perut 27 spesies dari 11 genera kumbang. Dari 76 sampel tersebut, mereka mengidentifikasi DNA dari monyet spindel, laba-laba, rusa merah, monyet malam, peccaries, opossum tikus, puyuh rufous, dan dua spesies armadillo. Yang mengejutkan, kumbang tersebut juga memakan sekitar selusin jenis buah, dan salah satunya mengonsumsi serbuk sari dari tanaman tropis yang disebut syngonium.

Konsekuensinya bisa sangat luas. “Kumbang kotoran yang memakan kotoran jaguar tidak hanya memberi tahu kita DNA jaguar, tapi juga apa yang dimakan jaguar,” kata Lopera-Toro. “Jika seekor jaguar membunuh seekor peccary dan memakan 80 persen peccary tersebut, maka kumbang akan memakan 20 persen sisanya. Jika seekor kumbang berjalan di atas jejak kaki atau air liur jaguar, mungkin ada jejak DNA jaguar di dalamnya. Kami menganalisis isi perut dan bagian luar kumbang. Kita memiliki kemungkinan, peluang, dan pertanyaan yang tak terbatas untuk dijawab dengan mempelajari serangga kecil ini. Kita bisa melihat gambaran yang lebih besar tentang apa yang terjadi di hutan.”