Pedro FP Brandão-Dias, Megan Shaffer, Gledis Guri, Kim M. Parsons, Ryan P. Kelly, Elizabeth Andruszkiewicz Allan · Scientific Reports · 2025

Differential decay of multiple environmental nucleic acid components

Resumo em português

RESUMO Detecções de ácidos nucleicos ambientais (eNA), como DNA e RNA, são ferramentas poderosas para monitoramento da biodiversidade. Contudo, a interpretação precisa dessas detecções indiretas requer compreensão da persistência dos eNAs. Realizamos um experimento de decaimento para acompanhar a degradação de seis componentes de eNA derivados do golfinho-nariz-de-garrafa (Tursiops truncatus): eDNA mitocondrial de variados comprimentos, eRNA ribossomal e eRNA mensageiro. Os eNAs-alvo foram quantificados ao longo de sete dias por PCR em gotas digitais (ddPCR). O decaimento seguiu um modelo exponencial bifásico com perda inicial rápida (~ 24 h a 15 °C), seguida por degradação mais lenta. O eRNA mitocondrial mensageiro foi o menos estável, desaparecendo em quatro horas. O eRNA ribossomal persistiu por mais tempo, mas degradou-se ligeiramente mais rápido que seu correspondente eDNA (taxa de decaimento λ₁ = 0,236 vs. 0,165 h⁻¹). Fragmentos de eDNA mais longos decaíram mais rápido (λ₁ = 0,190 h⁻¹) que os mais curtos (λ₁ = 0,114 h⁻¹). Esses resultados apoiam o uso do comprimento dos fragmentos de eDNA como indicador de degradação e reforçam que a combinação de múltiplos componentes de eNA com estabilidades distintas pode fornecer um relógio molecular para inferir a idade do eNA. Essa abordagem melhora a resolução espaço-temporal do monitoramento baseado em eNA, especialmente para cetáceos raros que atuam como fontes pontuais. Também enfatizamos a importância de distinguir explicitamente entre tipos de RNA (ribossomal vs. mensageiro) em estudos ambientais, devido às suas diferenças de estabilidade e interpretabilidade.

Resumo original em inglês

Abstract Detections of environmental nucleic acids (eNA), such as DNA and RNA, are powerful tools for monitoring biodiversity. Yet, precise interpretation of these indirect detections requires understanding of eNAs persistence. We conducted a decay experiment to track degradation of six eNA components derived from the bottlenose dolphin Tursiops truncatus: mitochondrial eDNA of varying lengths, ribosomal eRNA, and messenger eRNA. Target eNAs were quantified over seven days via digital droplet PCR (ddPCR). Decay followed a biphasic exponential model with rapid initial loss (~ 24 h at 15 °C), followed by slower degradation. Mitochondrial messenger eRNA was least stable, disappearing within four hours. Ribosomal eRNA persisted longer but degraded slightly faster than its eDNA counterpart (decay rate λ₁ = 0.236 vs. 0.165 h⁻¹). Longest eDNA fragments decayed more rapidly (λ₁ = 0.190 h−1) than shorter ones (λ₁ = 0.114 h−1). These findings support using eDNA fragment length as a proxy for degradation and reinforce that combining multiple eNA components with distinct stabilities can provide a molecular clock to infer eNA age. This approach improves the spatiotemporal resolution of eNA-based monitoring, particularly for rare cetaceans that act as point sources. We also emphasize the importance of explicitly distinguishing between RNA types (ribosomal vs. messenger) in environmental studies, given their divergent stability and interpretability.