Анализ ДНК балластной воды обнаруживает инвазивные виды
Исследовательское судно Polarstern преодолевает тысячи километров между полушариями в поисках биологических образцов. Однако на борту находятся и другие «пассажиры»: организмы, способные адаптироваться к экстремальным температурам воды и потенциально вторгнуться в новые воды, куда их доставляет ледокол. Анализ ДНК из балластной воды этого судна впервые предоставил молекулярные доказательства сохранения ДНК крошечной морской улитки, способной переносить неблагоприятные условия.
Морской транспорт — один из ключевых путей перемещения видов между регионами. Путешествие может быть успешным, если виды закрепляются на якорях или цепях, или путешествуют в балластных цистернах. Ежегодно в этих цистернах перевозят от 2.2 до 12 миллиардов тонн воды, что служит средством транспорта для около 7000 видов в день.
В европейском отчёте, анализировавшем 15 проб балластной воды, в цистернах судов, прибывших в европейские порты, были обнаружены живые особи более тысячи видов. Однако этим таксонам приходится сталкиваться с суровыми условиями: темнотой, перепадами температуры, солёностью, мутной водой, турбулентностью и нехваткой кислорода. Выжившие виды становятся потенциальными инвазивными.
Чтобы определить, какие организмы наиболее способны переносить чуждые воды и, следовательно, наиболее инвазивны, команда под руководством Университета Овьедо (UO) проанализировала экологическую ДНК в 70 м³ балластной воды (из Северного моря) научно-исследовательского судна Polarstern. Судно совершило рейс между Бремерхафеном (Германия) и Кейптауном (ЮАР) с октября по декабрь 2012 года.
«Поскольку эта балластная вода прошла с севера на юг и даже пересекла тропики, она подвергалась экстремальным температурным вариациям в дополнение к аноксическим условиям [полному отсутствию кислорода]», — объясняет Альба Ардура, ведущий автор исследования, опубликованного в 'Journal of Molluscan Studies'.
Является ли эта улитка потенциально инвазивным видом?
При заполнении балластной цистерны организмы, попавшие в неё живыми в Бремерхафене, подверглись стрессовым условиям, что могло привести к их гибели, и «количество молекул ДНК уменьшилось бы за время рейса», — отмечает Ардура. Однако с береговой улиткой (Peringia ulvae) этого не произошло: «Количество одного из гаплотипов (вариаций ДНК внутри вида) увеличилось во время рейса», — утверждает учёный.
Такие животные оставляют следы своего присутствия в воде (мёртвые клетки, жидкости). В данном случае улитка оставила следы в балластной воде. Извлекая ДНК из пробы воды, можно определить, какие виды там обитают. «Таким образом, мы можем получить широкий спектр информации о видах, присутствующих в анализируемой среде, без необходимости индивидуального отбора проб», — отмечает эксперт.
Однако обнаружение следов моллюска не подтверждает, что он жив, «но подтверждает устойчивость его ДНК к неблагоприятным условиям», — указывает Ардура. До сих пор не было свидетельств присутствия этой улитки за пределами её естественной среды обитания, хотя некоторые исследования описывали её способность переносить различные экологические условия.
Для исследователей экологическая ДНК и её массовое секвенирование — «очень многообещающий» инструмент для быстрого анализа биоразнообразия и обнаружения потенциально инвазивных видов в балластных водах судов. Однако учёный заключает, что «инструмент имеет свои ограничения, которые необходимо устранить для разработки эффективного и надёжного метода для применения в этой области».