การสแกนอย่างรวดเร็วของ DNA สิ่งแวดล้อมในน้ำบัลลาสต์สามารถแสดงว่าเรือปฏิบัติตามกฎเพื่อป้องกันการแพร่กระจายของสายพันธุ์และโรคที่รุกรานหรือไม่
ในการสำรวจทางภูมิศาสตร์ที่ใหญ่ที่สุดแห่งหนึ่งของบัลลาสต์และแหล่งน้ำในท่าเรือจนถึงปัจจุบัน Claudia Gunsch และ William Gerhard นักวิทยาศาสตร์จาก Duke University ใน North Carolina แสดงให้เห็นว่าพวกเขาสามารถระบุแหล่งที่มาของน้ำบัลลาสต์โดยพิจารณาจากชุมชนจุลินทรีย์ในถังเท่านั้น พวกเขากล่าวว่างานวิจัยใหม่ของพวกเขาเป็นรากฐานสำหรับการระบุแหล่งที่มาของน้ำอับเฉาอย่างรวดเร็ว การตรวจสอบกฎระเบียบที่สำคัญที่ใช้เพื่อป้องกันการขนส่งชนิดที่ไม่ต้องการ
น้ำบัลลาสต์ถูกเติมลงในเรือรบเพื่อปรับปรุงเสถียรภาพและความสมดุล ข้อบังคับปัจจุบันกำหนดให้เรือต้องแลกเปลี่ยนบัลลาสต์ในมหาสมุทรเปิดก่อนที่จะถึงจุดหมายปลายทางใหม่ เพื่อป้องกันไม่ให้คนโบกรถจากท่าเรือแห่งหนึ่งหลุดออกจากท่าเรืออีกแห่งหนึ่ง ประวัติศาสตร์มีตัวอย่างมากมายของสายพันธุ์ที่รุกราน และ เชื้อโรคที่ก่อให้เกิดการระบาด เช่น อหิวาตกโรคการนั่งเรืออับเฉาในน้ำ นอกจากนี้ยังมีหลักฐานที่เพิ่มขึ้นว่ายีนสำหรับการดื้อยาต้านจุลชีพกำลังแพร่กระจายในหมู่จุลินทรีย์ในน้ำบัลลาสต์
เนื่องจากการค้าโลกส่วนใหญ่เกิดขึ้นผ่านเรือเดินทะเล และด้วยเส้นทางเดินเรือใหม่ที่เปิดในแถบอาร์กติกเมื่อน้ำแข็งทะเลละลาย จำนวนของจุลินทรีย์—รวมถึงแบคทีเรีย ไวรัส และเชื้อรา—ที่ขนส่งไปทั่วโลกคาดว่าจะเพิ่มขึ้น “เราแค่พยายามทำความเข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้นเมื่อน้ำนี้ถูกถ่ายโอนข้ามทวีป และตอนนี้เรามีเครื่องมือที่สามารถตอบคำถามนั้นได้” Gunsch กล่าว
ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีการจัดลำดับดีเอ็นเอหมายความว่าขณะนี้ แทนที่จะเพียงแค่ตรวจสอบตัวอย่างเฉพาะของสารพันธุกรรม เช่น ชิ้นส่วนของเส้นผมหรือเนื้อ นักวิทยาศาสตร์สามารถจัดลำดับชิ้นส่วนของ DNA ทั้งหมดในสภาพแวดล้อมได้อย่างรวดเร็วโดยการตรวจสอบตัวอย่างเล็กๆ เช่น น้ำหรือดิน DNA ด้านสิ่งแวดล้อมนี้ให้ภาพรวมของชุมชนสิ่งมีชีวิตทั้งขนาดใหญ่และขนาดเล็ก
Gunsch และ Gerhard ใช้วิธีการเหล่านี้ในการถ่ายภาพสิ่งมีชีวิตจุลินทรีย์ในถังอับเฉาจากเรือรบ 41 ลำ รวมทั้งตัวอย่างมหาสมุทรเปิด และน้ำจากท่าเรือที่พลุกพล่านที่สุดสี่แห่งของโลก เมื่อเปรียบเทียบองค์ประกอบของจุลินทรีย์ระหว่างกัน พบว่าสามารถระบุแหล่งที่มาของตัวอย่างได้อย่างแม่นยำ ทำให้หน่วยงานกำกับดูแลมีเครื่องมืออีกชิ้นหนึ่งที่ช่วยให้มั่นใจได้ว่ามีการปฏิบัติตามกฎเกี่ยวกับน้ำอับเฉาและมีการระบุชนิดพันธุ์ที่เป็นอันตราย น่าเสียดายที่พวกเขายังพบว่าน้ำอับเฉาจากเรือห้าลำจาก 41 ลำที่ทดสอบไม่เป็นไปตามมาตรฐานขององค์การการเดินเรือระหว่างประเทศสำหรับสิ่งมีชีวิตที่บ่งชี้เช่นE. coliและEnterococcus
Cathryn Abbott นักพันธุศาสตร์จาก Fisheries and Oceans Canada กล่าวว่านักวิทยาศาสตร์ “ไม่เคยมีโอกาสแบบนี้มาก่อนเลยที่จะสำรวจทุกช่วงชีวิตโดยใช้วิธีการเดียว” แอ๊บบอตกล่าวว่าสแนปชอตเช่นเดียวกับภาพที่ผลิตโดย Gerhard และ Gunsch สามารถให้การเตือนล่วงหน้าถึงการปรากฏตัวของสายพันธุ์ที่คุกคาม แต่ “ยังคงมีคำเตือนที่สำคัญที่ต้องพิจารณา”
ประการแรก การจัดลำดับดีเอ็นเอไม่สามารถบอกได้ว่าสิ่งมีชีวิตที่ตรวจพบนั้นยังคงมีอยู่และมีชีวิตอยู่หรือไม่ หรือเทคโนโลยีนี้เพียงแค่เก็บเอาสิ่งตกค้างทางพันธุกรรมของสิ่งมีชีวิตที่เคยอยู่ในถังบัลลาสต์แต่ถูกทิ้งไปตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา
ประการที่สอง การวิเคราะห์ทางพันธุกรรมสร้างข้อมูลมากมายจนนักวิจัยล้นมือ “เรามีข้อมูลจำนวนมาก” แอ๊บบอตกล่าว “ยังคงเป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ในการเปลี่ยนข้อมูลนั้นเป็นเรื่องเล่าที่เชื่อมโยงกัน หรือการดำเนินการที่ต้องทำ”
การเล่าเรื่องหนึ่งที่ชัดเจนคือสมาชิกชุมชนทุกคนในระบบนิเวศมีความสำคัญ
ตัวอย่างเช่น ในกรณีของถังอับเฉา วิธีแก้ปัญหาหนึ่งที่เป็นไปได้คือการฆ่าเชื้อในถังและฆ่าเชื้อจุลินทรีย์ที่ไม่ต้องการ อย่างไรก็ตาม ตามที่ Olav Vadstein นักนิเวศวิทยาด้านจุลินทรีย์จากมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งนอร์เวย์ อธิบายว่า การฆ่าเชื้อทำลายสมดุลของระบบนิเวศน้ำอับเฉา และสามารถกระตุ้นการเติบโตของสายพันธุ์ฉวยโอกาสได้จริง Vadstein กล่าวว่า “สิ่งนี้สามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดปัญหาต่อชีวิตสัตว์น้ำในป่าและในครัวเรือน
สำหรับ Gunsch แง่มุมที่น่าตื่นเต้นของเทคโนโลยีการจัดลำดับใหม่คือความสามารถที่ไม่เพียงแต่มองเห็นจุลชีพที่มีอยู่เท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิธีที่พวกมันโต้ตอบด้วย
