أنت تلقي الحمض النووي في كل مكان تذهب إليه – فتعقب العينات في الماء والرمل والهواء تكفي لتحديد هويتك ، مما يثير تساؤلات أخلاقية حول الخصوصية

يمكن تسلسل الحمض النووي البشري من كميات صغيرة من الماء والرمل والهواء في البيئة لاستخراج معلومات يمكن تحديدها مثل النسب الجينية والجنس والمخاطر الصحية ، وفقًا لبحثنا الجديد.

تحتوي كل خلية من خلايا الجسم على الحمض النووي. نظرًا لأن كل شخص لديه رمز جيني فريد ، يمكن استخدام الحمض النووي لتحديد الأفراد. عادةً ما يحصل الممارسون الطبيون والباحثون على الحمض النووي البشري من خلال أخذ العينات المباشر ، مثل اختبارات الدم أو المسحات أو الخزعات. ومع ذلك ، فإن جميع الكائنات الحية ، بما في ذلك الحيوانات والنباتات والميكروبات ، تفرز الحمض النووي باستمرار. يحتوي الماء والتربة وحتى الهواء على جزيئات مجهرية من المواد البيولوجية من الكائنات الحية.

يُعرف الحمض النووي الذي ألقاه الكائن الحي في البيئة باسم الحمض النووي البيئي ، أو eDNA. على مدى العقدين الماضيين ، كان العلماء قادرين على جمع وتسلسل eDNA من عينات التربة أو المياه لرصد التنوع البيولوجي ، ومجموعات الحياة البرية ومسببات الأمراض المسببة للأمراض. لقد كان تتبع الأنواع المهددة بالانقراض النادرة أو المراوغة من خلال eDNA نعمة للباحثين ، نظرًا لأن طرق المراقبة التقليدية مثل المراقبة أو الاصطياد يمكن أن تكون صعبة ، وغالبًا ما تكون غير ناجحة وتدخل على الأنواع محل الاهتمام.

عادةً ما يركز الباحثون الذين يستخدمون أدوات eDNA فقط على الأنواع التي يدرسونها ويتجاهلون الحمض النووي من الأنواع الأخرى. ومع ذلك ، يقوم البشر أيضًا بإلقاء الحمض النووي والسعال وطرده في البيئة المحيطة بهم. وكما وجد فريقنا من علماء الوراثة وعلماء البيئة وعلماء الأحياء البحرية في مختبر دافي بجامعة فلوريدا ، يمكن العثور على علامات على حياة الإنسان في كل مكان ولكن في الأماكن الأكثر عزلة.

الحيوانات والبشر والفيروسات في eDNA

يستخدم فريقنا الحمض النووي البيئي لدراسة السلاحف البحرية المهددة بالانقراض والأورام الفيروسية المعرضة لها. سلحفاة البحر الصغيرة الفقس تسلط الحمض النووي أثناء زحفها على طول الشاطئ في طريقها إلى المحيط بعد وقت قصير من ولادتها. تحتوي الرمال التي تم تجريفها من مساراتها على ما يكفي من الحمض النووي لتوفير رؤى قيمة للسلاحف وفيروسات الهربس الكلوني وأورام الورم الحليمي الليفي التي تصيبها. يوفر أخذ لتر من الماء من خزان سلحفاة بحرية تتعافى تحت رعاية بيطرية على حد سواء ثروة من المعلومات الوراثية للبحث. على عكس عينات الدم أو الجلد ، لا يسبب جمع eDNA أي إجهاد للحيوان.

لقد تحسنت تقنية التسلسل الجيني المستخدمة لفك شفرة الحمض النووي بسرعة في السنوات الأخيرة ، وأصبح من الممكن الآن بسهولة تسلسل الحمض النووي لكل كائن حي في عينة من البيئة. شك فريقنا في أن عينات الرمال والمياه التي كنا نستخدمها لدراسة السلاحف البحرية ستحتوي أيضًا على الحمض النووي من عدد من الأنواع الأخرى – بما في ذلك ، بالطبع ، البشر. ما لم نكن نعرفه هو مدى إفادة الحمض النووي البشري الذي يمكننا استخراجه.

لمعرفة ذلك ، أخذنا عينات من مجموعة متنوعة من المواقع في فلوريدا ، بما في ذلك المحيطات والأنهار في المناطق الحضرية والريفية ، والرمال من الشواطئ المعزولة والجزيرة النائية التي لا يزورها الناس عادة. وجدنا الحمض النووي البشري في جميع تلك المواقع باستثناء الجزيرة النائية ، وكانت هذه العينات عالية الجودة بما يكفي للتحليل والتسلسل.

اختبرنا هذه التقنية أيضًا في أيرلندا ، حيث قمنا بتتبع طول نهر يتدفق من قمة جبل نائية ، عبر قرى ريفية صغيرة وصولاً إلى البحر في بلدة أكبر يبلغ عدد سكانها 13000 نسمة. وجدنا الحمض النووي البشري في كل مكان ولكن في الرافد الجبلي البعيد حيث يبدأ النهر ، بعيدًا عن سكن البشر.

قمنا أيضًا بجمع عينات هواء من غرفة في المستشفى البيطري للحياة البرية في فلوريدا. أعطانا الأشخاص الذين كانوا حاضرين في الغرفة الإذن بأخذ عينات من الهواء. استعدنا الحمض النووي المطابق للأشخاص والمريض الحيواني والفيروسات الحيوانية الشائعة الموجودة في وقت الجمع.

والمثير للدهشة أن eDNA البشرية الموجودة في البيئة المحلية كانت سليمة بما يكفي للتعرف على الطفرات المرتبطة بالمرض ولتحديد الأصل الجيني للأشخاص الذين يعيشون في المنطقة. حتى أن تسلسل الحمض النووي الذي تركه المتطوعون في آثار أقدامهم في الرمال أسفر عن جزء من كروموسوماتهم الجنسية.

الآثار الأخلاقية لجمع eDNA البشرية

يصف فريقنا الاسترداد غير المقصود للحمض النووي البشري من العينات البيئية بأنه “صيد ثانوي جيني بشري”. نحن ندعو إلى مناقشة أعمق حول كيفية التعامل الأخلاقي مع الحمض النووي البشري البيئي.

يمكن أن تقدم eDNA البشرية تطورات كبيرة في البحث في مجالات متنوعة مثل الحفظ وعلم الأوبئة والطب الشرعي والزراعة. إذا تم التعامل معها بشكل صحيح ، يمكن أن تساعد eDNA البشرية علماء الآثار في تعقب المستوطنات البشرية القديمة غير المكتشفة ، أو السماح لعلماء الأحياء بمراقبة طفرات السرطان في مجموعة سكانية معينة أو تزويد وكالات إنفاذ القانون بمعلومات جنائية مفيدة.

ومع ذلك ، هناك أيضًا العديد من الآثار الأخلاقية المتعلقة بالتجميع والتحليل غير المقصود أو المتعمد للصيد العرضي الجيني البشري. يمكن استخراج المعلومات التي يمكن تحديدها من eDNA ، والوصول إلى هذا المستوى من التفاصيل حول الأفراد أو السكان يأتي مع مسؤوليات تتعلق بالموافقة والسرية.

بينما أجرينا دراستنا بموافقة مجلس المراجعة المؤسسي لدينا ، والذي يضمن أن الدراسات التي أجريت على الأشخاص تلتزم بإرشادات البحث الأخلاقية ، لا يوجد ضمان بأن يتعامل الجميع مع هذا النوع من المعلومات بشكل أخلاقي.

تثار أسئلة كثيرة بخصوص الحمض النووي البشري البيئي. على سبيل المثال ، من الذي يجب أن يكون له حق الوصول إلى تسلسلات eDNA البشرية؟ هل يجب إتاحة هذه المعلومات للجمهور؟ هل يجب طلب الموافقة قبل أخذ عينات eDNA البشرية ، ومن من؟ هل يجب على الباحثين إزالة المعلومات الجينية البشرية من العينات التي تم جمعها في الأصل لتحديد الأنواع الأخرى؟

نعتقد أنه من الضروري تنفيذ اللوائح التي تضمن أن يتم جمع البيانات وتحليلها وتخزينها بشكل أخلاقي ومناسب. يحتاج صانعو السياسات والمجتمعات العلمية وأصحاب المصلحة الآخرون إلى أخذ جمع eDNA البشري على محمل الجد وتحقيق التوازن بين الموافقة والخصوصية مقابل الفوائد المحتملة لدراسة eDNA. يمكن أن يساعد طرح هذه الأسئلة الآن في ضمان إدراك الجميع لقدرات eDNA وتوفير المزيد من الوقت لتطوير البروتوكولات واللوائح لضمان الاستخدام المناسب لتقنيات eDNA والتعامل الأخلاقي مع الصيد العرضي الجيني البشري.