Эпоха человеческой eDNA: новые возможности для общества

В мае учёные из Университета Флориды объявили, что обнаружили высококачественную, информативную человеческую ДНК практически повсюду: в реках, на пляжах, в океанах и даже в воздухе. Наступила эра человеческой экологической ДНК (eDNA).

Это открытие означает грядущие масштабные изменения в науке и нашей жизни, — говорит Дэвид Даффи, исследователь из UF, возглавивший проект. Появились бесчисленные новые возможности: от защиты общественного здоровья до идентификации преступников. Раскрывать секреты прошлого по ДНК из скрытых захоронений или защищать окружающую среду можно будет, просто взяв пробу воды на очистных сооружениях или установив воздушный фильтр в парке.

«Это потенциально может быть полезно для вещей, о которых мы даже не думали, — сказал Даффи, профессор геномики болезней дикой природы. — Мы только в начале понимания возможностей этой технологии».

Поимка преступников

Одно из очевидных применений — усовершенствование криминалистики. «У нас уже потенциально есть технология для проведения судебно-медицинской экспертизы с использованием образцов eDNA», — отмечает Даффи.

Однако eDNA-криминалистика будет отличаться от современной. Сегодня полиция США полагается на сопоставление около 20 индивидуальных участков генома. eDNA же слишком фрагментирована и смешана, поэтому невозможно определить, принадлежат ли разные хромосомы в образце одному человеку или нескольким. Поэтому eDNA-экспертизе придётся сосредоточиться на генетических вариациях на отдельных хромосомах.

В будущем анализ также сможет искать делеции и инсерции (отсутствующие или дублированные участки генетического кода), которые эта технология легко идентифицирует. Но необходима дополнительная работа, чтобы понять, как эти маркеры различаются у людей.

Важно: обнаружение чьей-либо eDNA в помещении не доказывает присутствие человека. «Вы не можете предположить, что раз нашли чью-то eDNA в локации, значит, этот человек там был. Всё, что вы можете сказать, — его ДНК была там», — говорит Конни Маллиган, профессор антропологии UF. Её исследование с аспиранткой Самантой Маккрейн показало, что ДНК может легко переноситься между людьми и на оружие даже через рукопожатие.

Улучшение общественного здоровья через очистные сооружения

Во время пандемии COVID-19 наблюдение за сточными водами позволило отслеживать всплески вируса за недели до их пика. Эта технология уже применяется и к другим патогенам.

«Абсолютно логично мониторить сточные воды на наличие любых человеческих патогенов. Это легко. Это дёшево», — говорит Маллиган.

Кроме того, eDNA может помочь выявить генетическую предрасположенность населения к определённым заболеваниям. Например, можно связать химические разливы или радиоактивные отходы с раковыми мутациями в городе, собрав eDNA из сточных вод, что поможет потребовать очистки или медицинской помощи.

Защита окружающей среды

Мониторинг сточных вод также помогает защищать водоёмы. Если в пробе воды много человеческой ДНК, особенно соответствующей населению ближайшего города, учёные могут определить неисправные очистные сооружения или прорывы канализации как вероятные источники загрязнения.

eDNA продолжит приносить пользу учёным, изучающим дикую природу, которые и разработали многие современные методы eDNA. Даффи уже использовал eDNA для исследования вирусных раков у морских черепах. Возможность легко секвенировать ДНК всех видов в образце позволит идентифицировать ключевые места обитания для сохранения, изучать скрытые миграции или искать виды, считающиеся вымершими.

«Наши открытия в области человеческой eDNA показывают нам, чего можно будет достичь с eDNA дикой природы и биоразнообразия в самом ближайшем будущем», — говорит Даффи.

Что дальше

Это лишь некоторые потенциальные преимущества постоянно улучшающейся науки об eDNA. Базовая технология становится всё более надёжной и дешёвой с каждым годом.

«Вот почему я убеждён, что мы лишь царапаем поверхность, — заключает Даффи. — Хотя это серьёзный прогресс, на горизонте ещё много открытий».