Teknik Ilmuwan Dapatkan DNA dari Acar Ular yang Berumur Puluhan Tahun

Dua tingkat di bawah tanah, Field Museum Chicago memiliki bunker rahasia. Pusat Sumber Daya Koleksi sub-basement menampung jutaan spesimen biologis bagi para ilmuwan di seluruh dunia untuk digunakan dalam penelitian mereka. Ini termasuk botol dan toples yang tak terhitung jumlahnya berisi acar ikan, kadal, dan ular. Mereka disusun sedemikian rupa seperti perpustakaan.

Banyak dari spesimen ini berusia puluhan atau bahkan berabad-abad. Mereka hampir sempurna diawetkan dengan kombinasi formalin dan alkohol. Tetapi proses yang mengawetkan jaringan seringkali malah menghancurkan atau setidaknya membuat perolehan DNA untuk studi modern menjadi sangat sulit. Tentu saja ini merupakan berita buruk bagi para ilmuwan yang mempelajari hubungan genetik antar organisme.

Sebuah studi baru yang dipublikasikan di jurnal Frontiers in Ecology and Evolution pada 30 Juni 2022 berjudul Maximizing Molecular Data From Low-Quality Fluid-Preserved Specimens in Natural History Collections, bagaimanapun, mengungkapkan pendekatan baru untuk mendapatkan dan memaksimalkan DNA. Di mana DNA tersebut dapat digunakan dari spesimen acar berusia puluhan tahun. Teknik ini juga digunakan untuk memecahkan misteri lama tentang ular kecil dari pulau Kalimantan.

"Sebagai pecinta kejahatan sejati, ini mengingatkan saya pada bagaimana orang tidak mengambil sampel DNA ketika kejahatan dilakukan pada 1960-an, karena tidak ada yang bisa memprediksi bahwa suatu hari sampel DNA akan memungkinkan Anda menentukan siapa yang melakukan kejahatan," kata Sara Ruane, asisten kurator herpetologi di Field Museum dan penulis senior studi tersebut. “Spesimen museum yang lebih tua ini terkadang merupakan satu-satunya contoh spesies yang tersedia, tetapi mereka tidak diawetkan dengan DNA dalam pikiran - makalah ini adalah tentang bagaimana kita dapat memeras setiap informasi yang mungkin dari mereka.”

Proyek ini lahir dari penelitian disertasi Justin Bernstein saat masih menjadi mahasiswa Ruane di Rutgers University-Newark. “Studi utama saya adalah pada sekelompok ular, yang disebut homaopsid atau ular lumpur, yang hidup di Asia Selatan dan Tenggara, Nugini, dan Australia,” kata Bernstein, penulis utama makalah tersebut. "Mereka benar-benar menarik; mereka hidup di lingkungan air yang berlumpur, dan ada 56 spesies di antaranya. Kami menggunakan DNA untuk mempelajari sejarah evolusi mereka. Kami mencoba mendeskripsikan spesies baru, dan mempelajari apa yang terjadi pada kelompok ini selama puluhan bahkan jutaan tahun yang mengarah pada keragaman yang kita lihat di hari ini."

Untuk makalah ini, ada satu hewan khususnya yang Bernstein dan Ruane coba tempatkan ke dalam kelompok keluarga. Hewan tersebut adalah ular coklat kehijauan sepanjang dua kaki yang disebut Hydrablabes periops, alias ular bermata kecil zaitun. Hewan ini ditemukan di Kalimantan, sebuah pulau besar di timur daratan Malaysia dan barat laut dari Australia yang berisi bagian dari Malaysia dan Indonesia juga seluruh negara Brunei.

Berdasarkan penampilannya, para ilmuwan telah menyarankan dua keluarga berbeda yang mungkin menjadi bagian darinya. Menganalisis DNA-nya dapat mengungkapkan kerabat terdekatnya dan keluarganya. Akan tetapi, itu lebih mudah diucapkan daripada dilakukan. "Sekitar setengah dari keragaman ular lumpur dan semua voucher Hydrablabes diketahui dari spesimen yang lebih tua yang diolah secara kimia, dan perlakuan kimia ini memecah DNA," kata Bernstein.

Bagian dari proses mengawetkan hewan dalam alkohol adalah "memperbaikinya" dengan zat yang disebut formalin. Formalin adalah larutan gas formaldehida dan air, yang membuat jaringannya menjadi kenyal dan kaku. Sayangnya, DNA dalam selnya juga ikut berubah. "Itu melakukan sesuatu yang disebut ikatan silang, yang mengikat DNA," kata Ruane. "Jika Anda ingin mempelajari DNA-nya, Anda perlu membatalkan atau mencoba memaksa DNA keluar dari ikatan silang itu."

"Bahan kimia yang digunakan untuk mengawetkan ular mencukur DNA mereka menjadi potongan kode yang lebih pendek, yang membuat mereka sulit untuk dibandingkan dengan gen yang lebih panjang dan lebih lengkap dari spesimen lain," kata Bernstein. "Perangkat lunak pertama yang saya gunakan membuat sulit untuk memahami berapa banyak DNA yang terfragmentasi di seluruh spesimen penelitian, tetapi beralih ke perangkat lunak berbeda yang memvisualisasikan potongan-potongan kode genetik membuatnya lebih mudah untuk melihat di mana ada masalah."

Aspek penting dari makalah ini bagi Bernstein adalah keterbukaan tentang kesulitan menggunakan spesimen yang lebih tua dan pemecahan masalah yang diperlukan untuk mempelajarinya.

Adapun ular Kalimantan, para peneliti dapat menentukan bahwa itu adalah anggota keluarga Natricidae. Berisi kerabat jauh seperti ular garter Amerika Utara. Yang mungkin tidak tampak seperti masalah besar, tetapi "mengetahui bahwa spesies tertentu adalah bagian dari kelompok tertentu dapat memberi tahu kita banyak tentang biogeografi dan tentang bagaimana kehidupan di Bumi telah berubah dari waktu ke waktu," kata Ruane.

Dan di luar studi tentang ular, dia mencatat bahwa secara keseluruhan, "proyek ini menggarisbawahi pentingnya koleksi museum, karena Anda tidak pernah tahu apa yang dapat Anda pelajari dari spesimen di masa depan."