Новый метод анализа ДНК раскрывает генетическое наследие неуловимой вакиты
Новый метод извлечения информации из скудных и сильно деградировавших генетических образцов помогает ученым NOAA Fisheries и Мексики раскрыть генетическое наследие загадочной вакиты — самого исчезающего морского млекопитающего на Земле.
Генетические исследования важны для международных усилий по сохранению вакиты, поскольку ДНК, содержащая их генетический код, может раскрыть секреты их происхождения. Например, она может рассказать историю о том, как и как давно эти животные эволюционировали в уникальный вид, приспособленный к теплой пустынной среде, в то время как большинство морских свиней обитают в холодных водах.
Однако перед учеными, изучающими ДНК вакиты, стоит одна серьезная проблема: в мутных водах северной части Калифорнийского залива осталось менее 100 особей, и они настолько осторожны и пугливы, что даже экспертам трудно их найти, не говоря уже о сборе образцов ДНК.
Большинство доступных генетических образцов вакиты получены от животных, случайно погибших в рыболовных сетях (основная причина смертности), и они обычно уже деградировали к моменту попадания в лабораторию. Научный центр рыболовства юго-запада NOAA в Ла-Хойе, Калифорния, хранит одну из крупнейших в мире коллекций ДНК морских млекопитающих, но даже его лучшие образцы ДНК вакиты имеют возраст не менее 10–15 лет и также со временем ухудшились.
На помощь пришла компания Swift Biosciences, которая разработала новые методы работы с поврежденной и сильно деградировавшей ДНК. В то время как традиционные методы требуют значительных образцов неповрежденной двухцепочечной ДНК, подход Swift для подготовки образцов «следующего поколения» может извлекать генетический материал даже из фрагментов одноцепочечной ДНК, сильно деградировавшей со временем.
Swift первоначально протестировала свои наборы для секвенирования ДНК на образцах обыкновенной морской свиньи — близкого родственника вакиты, но не находящегося под угрозой. Наборы успешно преобразовали сильно деградировавшие образцы в генетические библиотеки, пригодные для дальнейшего анализа с помощью технологий геномного секвенирования.
Затем команда NOAA применила эту технологию к 12 образцам ДНК вакиты, включая те, что были еще более деградировавшими и худшего качества. Система подготовки образцов Swift дала полезные данные по всем образцам вакиты.
Эти технологии открывают доступ к инструментам и методам расшифровки генетической информации, которые были недоступны при первоначальном сборе ДНК вакиты. Например, теперь ученые могут определить участки генетического кода вакиты, которые обеспечивают уникальные адаптации, позволяющие им жить в более теплой среде, чем другие виды морских свиней.
Ископаемая летопись морских свиней скудна, поэтому генетика также предоставляет единственный реальный способ понять эволюционную историю животного. Первые результаты нового исследования подтверждают, что вакита, по-видимому, отделилась от другого вида морских свиней из Южного полушария около 2–3 миллионов лет назад и с тех пор выживала самостоятельно, в относительно небольшом количестве.
Теперь ученые знают, что вакита генетически наиболее тесно связана с видом из Южного полушария, который географически дальше, чем другие виды морских свиней в северной части Тихого океана. Это уникальный вид, существующий отдельно до 3 миллионов лет и теперь находящийся на грани полного исчезновения.
Генетическая лаборатория SWFSC планирует применять технологию Swift к другим деградировавшим образцам ДНК в надежде обнаружить еще больше эволюционных подсказок.