דגימת DNA סביבתית מכלי שיט לצפייה בלווייתנים למעקב אחר יונקים
April 10th, 2026
פרוטוקול זה מתאר תהליך עבודה סטנדרטי לאיסוף דגימות DNA סביבתי (eDNA) של יוונקים ימיים מכלי שיט לצפייה בלווייתנים. היתכנות לחוקרים ולמדענים אזרחיים מיומנים היא בעדיפות גבוהה, בעוד שתנאי הסביבה, זמן הסינון, העכירות והלוגיסטיקה על הסיפון מגדירים את הגבולות המעשיים של יישומה.
פרוטוקול זה מספק גישה סטנדרטית לדגימת eDNA של לווייתנים במהלך הפלגות צפייה בלווייתנים. קיימות שיטות דגימת eDNA שונות רבות. דבר זה פוגע בניתוח נתונים השוואתי.
הפרוטוקול שלנו מותאם בהתאם לתנאים סביבתיים ומגן מפני זיהום. בעזרת מעבדת רדיו eDNA, פרוטוקול זה יכול להתבצע על ידי לא-מומחים ומדענים אזרחיים במהלך פעילויות צפייה בלווייתנים וברחבי העולם. כדי להתחיל, יש להכין חומרי תיעוד בשטח, כולל גיליונות הנתונים בשטח ופרוטוקול השדה הלמינציה שלב אחר שלב לדגימת DNA סביבתית של יונקים ימיים.
שים טוש עמיד למים, שני מסנני eDNA בכל טביעת פלאק, מספר מספיק כפפות ומיכל פסולת ייעודי בקופסה. הכינו דליים קשיחים אחד או יותר המתאימים לסוג הכלי ולתצורה שעל הסיפון, מיכל DNA סביבתי משני, ומשאבת מים פריסטלטית או ואקום ניידת. לבשו כפפות במהלך כל טיפול בציוד והחליפו כפפות בין משימות.
כדי לחטא את הציוד, מרחו תמיסת אקונומיקה ביתית מדוללת על ידי התזה אחידה על כל משטחי הדליים, המכסים, המיכלים וצינורות המשאבה. שטוף היטב במי ברז שלוש פעמים. הביאו את כל החומרים לפני הגעת הנוסעים ואחסנו אותם באזור נקי ייעודי.
תאם דגימה, תזמון ומיקום הספינה עם צוות הספינה. התבוננו בדפוסי העלייה על פני המים כדי לצפות לצלילות לווייתנים. אספו 20 ליטר מי ים מהטביעת המים בהקדם האפשרי, תוך הבטחת עיכוב של לא יותר מ-10 דקות לאחר הצלילה של הלווייתן.
השגת דגימות מאזורים שונים תוך שימוש בתנאים לוגיסטיים מותאמים אישית לכל מיקום ולכל סוג ספינה. במידת הצורך, העבירו את המים שנאספו לתחנת סינון ייעודית על הסיפון, תוך הימנעות משפיכה. רשמו זהות מין, קואורדינטות מערכת מיקום גאוגרפית, זמן ודגימה משכפלים זיהוי בגיליון הנתונים.
החלפת כפפות לפני הסינון. פתח את שקית הסינון וטפל במסנן רק ליד השקע. הכניס את הפתח לסנורקל, ואז חבר את צינור המשאבה ליציאה.
טבלו את השנורקל בדגימת המים מבלי לטבול את בית המסנן, והגדרו את המשאבה לקצב זרימה מהיר ויציב. סנן 10 ליטר ברציפות תוך כדי ניטור יציבות זרימה. לאחר מכן, הפוך את המסנן והפעיל את המשאבה במשך 30 עד 60 שניות כדי להסיר מים שנותרו.
התאם את מערכת משאבת הסינון בהתאם לתנאי השדה. כבה את המשאבה ונתק את הצינור. שים את המסנן בשקית המקורית שלו ותסמן אותו מיד.
החלף כפפות והכין את עצמך לביצוע סינון לשכפול השני. אחסן את מסנני ה-DNA הסביבתיים השומרים את עצמם במיכל בטוח ויבש בחדר מוצל עם טמפרטורת סביבה. שמרו את המסננים במקרר אם הטמפרטורה הסביבתית עולה על 20 מעלות צלזיוס ושלחו אותם תוך שלושה חודשים.
בצע את כל הליכי המעבדה בחדרים ייעודיים עם עיקור אולטרה סגול עם אוורור מתאים. לאחר שלבוש כפפות ללא DNA וביגוד מגן, נקה היטב את שולחנות העבודה. באמצעות מלקחיים ללא DNA, קפלו את ממברנת הסינון למשולשים והעבירו אותה לצינור תגובה בקוטר שני מיליליטר כאשר הקצה מכוון כלפי מטה.
הוסף 400 מיקרוליטר בופר ליזיס הכולל 380 מיקרוליטר TES buffer ו-20 מיקרוליטר פרוטאנאז K לכל צינור תגובה. מערבולת לזמן קצר ודגירה בטמפרטורה של 56 מעלות צלזיוס למשך לפחות שלוש שעות עם ערבוב. הכניסו את המסנן לפתח פלסטיק עם תחתית מחוררת וצנטריפוגה בטמפרטורה של 18, 626 גרם למשך 10 דקות בטמפרטורת החדר כדי להפריד את בופר הליזיס מהפילטר.
תגובות חילוץ פיפטות ללוחות שטיפה וללוחות שחרור. השתמש במספר לוחות קישור אם נפח הליזאט הכולל עולה על 300 מיקרוליטר. חלקיקים מגנטיים של מערבולת, ומוסיפים 30 מיקרוליטר לכל באר בלוח הקישור הראשון.
הרץ את תוכנית קליטת ה-DNA הראשונית לשני לוחות קישור ואת תוכנית חילוץ ה-DNA שלאחר מכן על הרובוט. כדי להריץ את כל תגובות ה-QPCR בשלוש עותקים, יש להכין את המיקס המאסטר הנדרש במרחב עבודה ייעודי ולהפיץ אותו בין הבארות. הוסף שלושה מיקרוליטרים של תקן DNA יעד או תמצית eDNA לכל באר.
לאחר איטום לוח ה-PCR המוכן, צנטריפוגה אותה ב-3,500G למשך 10 שניות, והפלטה לתוך תרמחזור PCR כמותי בזמן אמת. לבסוף, יש לבצע את הבדיקה בתנאי מחזור אופטימליים. נאספו 247 דגימות DNA סביבתיות או eDNA במפרץ סקילפנדי, איסלנד, ובאיים האזוריים, שכללו איסוף של עד 10 ליטרים של מי ים עם שני מסנני eDNA משמרים את עצמם בכל טביעת פלאק.
מתוך 44 מסנני eDNA שנבדקו עבור eDNA לווייתן גבנון, 20 הניבו אותות הגברה, בעוד ש-24 לא הראו הגברה. ריקות חילוץ, בקרות שדה ובקרות PCR כמותיות לא הראו הגברה ניתנת לזיהוי, מה שמעיד על היעדר זיהום. מבין התגובות החיוביות, תשעה מסנני eDNA הניבו לפחות ערך סף מחזור אחד מתחת לגבול הגילוי, וסווגו כזיהוי אמין.
11 מסנני ה-EDNA הנותרים הפיקו ערכי סף מחזור מעל גבול הגילוי, מה שמעיד על גילויים סבירים. ערך סף המחזור הממוצע היה נמוך במעט במסנני eDNA של אזור האזורים, כ-34.7, לעומת מסנני איסלנד עם ערך של כ-36.9. ההבדל בערכי סף המחזור בין מסנני eDNA של האיים האזוריים לאיסלנד לא היה מובהק סטטיסטית.
פרוטוקול זה יכול לשמש בקמפיינים עתידיים לדגימות eDNA רחבי היקף לחקר מגוון ביולוגי ימי או גנטיקה של אוכלוסיות לווייתנים. פרוטוקול זה מאפשר גילוי ומעקב לא פולשני אחרי יוונקים ימיים וטקסונים נלווים באמצעות eDNA הכלול בטביעות פלוק שנאספו מכלי שיט לצפייה בלווייתנים.
Overview
This article presents a standardized protocol for collecting environmental DNA (eDNA) from cetaceans using whale-watching vessels. The workflow is designed for both researchers and trained citizen scientists, enabling non-invasive monitoring of cetacean biodiversity across diverse marine environments. The protocol emphasizes operational feasibility, reproducibility, and cross-regional comparability in marine biodiversity studies.
Key Study Components
Area of Science
- Marine biology
- Molecular ecology
- Conservation genetics
Background
- eDNA provides a non-invasive method for monitoring marine species, including cetaceans.
- Standardized and practical sampling workflows are needed for widespread adoption from operational platforms.
- Whale-watching vessels offer a unique opportunity for broad-scale eDNA collection.
- Ensuring data quality and comparability requires robust protocols and contamination control.
Purpose of Study
- To develop and describe a practical protocol for cetacean eDNA collection from whale-watching vessels.
- To enable implementation by both researchers and trained citizen scientists.
- To support reproducible and comparable eDNA-based monitoring across regions.
Methods Used
- Targeted seawater collection at cetacean flukeprints.
- Onboard filtration using self-preserving filters.
- Downstream molecular analysis, including a species-specific quantitative PCR assay for humpback whale mitochondrial DNA.
- Field implementation in 2024 across Iceland, Portugal, and Italy, covering multiple cetacean taxa.
Main Results
- The protocol was successfully implemented in three North Atlantic and Mediterranean regions.
- Consistent detection rates of humpback whale eDNA were achieved under varying environmental and logistical conditions.
- The workflow proved feasible for both researchers and trained citizen scientists.
- Contamination control and practical guidance supported reliable data generation.
Conclusions
- This protocol enables operationally feasible, reproducible cetacean eDNA monitoring from whale-watching vessels.
- It facilitates cross-regional comparability in marine biodiversity studies.
- The approach supports broader adoption of eDNA methods in marine conservation and research.
Frequently Asked Questions
Executive Industry Relevance
Standardized environmental DNA (eDNA) sampling from whale-watching vessels enables scalable, non-invasive cetacean monitoring, supporting robust marine biodiversity data generation. This protocol advances operational feasibility and reproducibility, facilitating cross-regional comparability and portfolio-level insights for marine conservation R&D. Integrating citizen scientists expands data collection capacity and supports enterprise-wide monitoring initiatives.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables hypothesis-driven detection of cetacean presence through species-specific molecular assays.
- Supports biological de-risking by providing non-invasive, real-world data on marine mammal distribution.
- Facilitates predictive confidence in biodiversity assessments across diverse marine environments.
Screening & Assay Development
- Standardizes seawater collection and filtration workflows for consistent eDNA sample quality.
- Enables reproducible quantitative PCR-based detection of target species from field samples.
- Prepares validated eDNA samples for downstream molecular analyses and cross-study comparisons.
Translational & Preclinical Research
- Aligns eDNA monitoring outputs with translational marine biodiversity research objectives.
- Supports continuity from field sampling to molecular analysis, reducing operational variability.
- Provides a scalable platform for multi-region, multi-taxa monitoring relevant to conservation portfolios.
Pipeline & Workflow Integration
This protocol bridges field-based eDNA collection with molecular assay workflows, supporting discovery through translational marine research.
- Discovery Biology: Enables hypothesis testing of cetacean presence using targeted molecular detection.
- Screening: Delivers standardized, reproducible eDNA samples for quantitative analysis.
- Analytics: Provides quantitative PCR outputs for comparative biodiversity assessments.
- Translational Research: Facilitates cross-regional data integration for marine conservation studies.
- Enterprise Reuse: Establishes a reusable, scalable workflow for ongoing marine monitoring initiatives.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence and reduces ambiguity in cetacean monitoring data.
- Operational Value: Standardizes field and molecular workflows for reproducibility and scalability.
- Strategic Value: Enables informed go/no-go decisions for conservation and research investments.
- Portfolio Impact: Supports risk-adjusted prioritization of marine biodiversity monitoring projects.
Implementation Considerations
- Requires training for researchers and citizen scientists in standardized sampling protocols.
- Needs access to onboard filtration equipment and molecular analysis infrastructure.
- Demands rigorous contamination control and workflow standardization across teams.
- Adaptable to diverse marine environments and vessel platforms with protocol adherence.
- Dependent on environmental and logistical conditions for optimal sample collection.
