Размер частиц имеет значение для мониторинга экологической ДНК

Ученые из Университета Нотр-Дам провели первое детальное исследование размера частиц экологической ДНК (eDNA). Результаты дают важные рекомендации для всех программ мониторинга eDNA.

Экологи используют генетические тесты для поиска следов ДНК животных или растений в воде, почве и воздухе — так называемой экологической ДНК. Мониторинг eDNA в воде становится мощным инструментом для обнаружения как вредных инвазивных видов, так и полезных. Однако об этих частицах, содержащих ДНК, известно мало.

Исследуя обыкновенного карпа (одного из 30 худших инвазивных видов в мире), ученые обнаружили eDNA в частицах размером от меньше митохондрии до больше крупинки поваренной соли. Большая часть eDNA находилась в частицах от 1 до 10 микрометров — примерно как диаметр паутинной нити.

"Это означает, что программы мониторинга eDNA могут сосредоточиться на сборе частиц, которые намного крупнее молекул ДНК — это более доступно и экономит время по сравнению с методами, нацеленными на мельчайшие частицы", — сказал аспирант Кэмерон Тернер, руководивший исследованием.

Такие методы, как центрифугирование, могут быть очень неэффективными и ограничиваться малыми объемами воды. Мониторинг больших площадей требует методов, способных обрабатывать больше воды за меньшее время и с меньшими затратами.

Новое исследование из лаборатории Дэвида Лоджа, опубликованное в журнале Methods in Ecology and Evolution, сравнило эффективность центрифугирования и фильтров с размером пор от 0,2 до 180 микрометров. Оно также предоставляет простое уравнение для расчета комбинаций размера пор фильтра и объема воды для улавливания эквивалентного количества eDNA.

Ученые использовали высокоспецифичный количественный ПЦР-тест для измерения eDNA карпа, но также количественно определили общую eDNA (ДНК от любых видов) и обнаружили, что она наиболее сконцентрирована в частицах размером менее 1 микрометра. Поскольку обильная общая eDNA может мешать обнаружению eDNA от редкого вида, этот результат дополнительно рекомендует использовать фильтры с размером пор более 1 микрометра.

"Поиск eDNA редких видов может быть похож на поиск иголки в стоге сена. Наше исследование описывает иголку, чтобы мы знали, что ищем", — сказал научный сотрудник Мэтью Барнс.

Исследование поможет специалистам по eDNA во всем мире понять природу eDNA в окружающей среде и выбрать лучшие инструменты для ее сбора.