Новый подход к анализу ДНК насекомых и оценке биоразнообразия
Ученые расширяют знания о беспозвоночных и их биоразнообразии на фоне глобального сокращения численности насекомых. Насекомые — самые многочисленные животные на планете; их совокупная масса в 17 раз превышает массу всего человечества. Их обилие, разнообразие и повсеместное распространение делают насекомых основой пищевых сетей и экосистем — от пчел, опыляющих цветки сельскохозяйственных культур, до термитов, перерабатывающих мертвые деревья.
Исследователи на удаленном лесном острове Хаутуру в Новой Зеландии составили масштабный инвентарь биоразнообразия беспозвоночных с помощью секвенирования ДНК, добавив значительное количество последовательностей в открытую базу данных GenBank. Результаты опубликованы в журнале Ecological Applications.
Общее количество видов беспозвоночных в мире неизвестно, а традиционные методы их инвентаризации, требующие экспертного таксономического изучения каждого образца, неэффективны.
Секвенирование ДНК — это инструмент для изучения биоразнообразия малоисследованных экосистем. Оно позволяет идентифицировать образцы беспозвоночных с помощью молекулярного анализа.
Эндрю Дофид и его коллеги из Университета Окленда совместили полевую биологию и секвенирование ДНК нового поколения, чтобы оценить общее биоразнообразие беспозвоночных на острове Хаутуру. Образцы собирали из листового опада, почвенных ловушек и непосредственно из почвы.
"В новозеландском контексте мы не знаем других экосистемных исследований биоразнообразия наземных беспозвоночных на основе ДНК подобного масштаба", — пояснил Дофид.
По итогам исследования оценено, что наземное сообщество беспозвоночных включает более 1000 видов членистоногих, из которых 770 — насекомые, а 344 — жуки.
Почвенные образцы оказались еще богаче. Почва — перспективный субстрат для ДНК-анализа биоразнообразия, так как содержит разнообразные сообщества организмов и биологические остатки, включая молекулы ДНК.
Из почвенных проб оценено 6856 видов членистоногих (исключая клещей), из которых почти 4000 — насекомые.
Наиболее многочисленными были жуки (отряд Coleoptera), за ними следовали перепончатокрылые (Hymenoptera), двукрылые (Diptera), чешуекрылые (Lepidoptera) и различные амфиподы.
В общей сложности в GenBank было добавлено более 2500 новых последовательностей ДНК.
"Мы были удивлены, что так немногие из беспозвоночных уже были представлены в GenBank, — сказал Дофид. — Это говорит о том, что мы обнаружили в основном новые или малоизученные виды... Вероятно, многие из беспозвоночных без последовательностей ДНК в GenBank действительно являются новыми видами".
Эта работа задала новый стандарт для сочетания классической натуралистики и секвенирования ДНК для характеристики видов, доминирующих в структуре и функционировании экосистем, и показала, сколько из них — жуки.