Мир в капле воды: ДНК-инструмент меняет подход к отслеживанию природы
В поисках розовых речных дельфинов исследователи в перуанской Амазонии собрали речную воду, содержащую генетический материал, который, как они надеялись, поможет проследить за неуловимыми существами.
Они нашли то, что искали. И даже больше.
Собранная экологическая ДНК (eDNA) дала информацию о 675 видах, включая десятки наземных млекопитающих, таких как олени, ягуары, гигантские муравьеды, обезьяны и 25 видов летучих мышей.
Технология всё чаще используется для отслеживания редких видов. Теперь она находится в центре проекта стоимостью 15 миллионов долларов с Международным союзом охраны природы (МСОП), цель которого — собрать и проанализировать 30 000 пресноводных проб за три года из крупных речных систем, включая Амазонку, Ганг и дельту Меконга.
Как это работает?
Метод основан на том факте, что живые существа постоянно выделяют клетки, оставляя следы генетического материала в окружающей среде, которые попадают в речные системы: кожа, слизь, слюна. Но больше всего — это «много фекалий», как от рыб и животных в реках, так и от тех, кто просто проходит мимо.
Исследователи собирают литр или два воды, пропускают её через небольшой фильтр, который улавливает образец. Для секвенирования ДНК им нужно решить, что искать — например, млекопитающих, — иначе результат будет перегружен повсеместными бактериями и микробами.
Проблемы и решения
Хотя учёные уверены в точности самого отбора проб, проблемы возникают с аномалиями и пробелами в базе данных для идентификации. Например, в Амазонии только 20% рыб можно было идентифицировать до уровня вида, потому что генетическая информация не соответствовала ни одной последовательности в библиотеке.
В таких ситуациях они обращаются в местные зоопарки и музеи в поисках образца для сравнения или находят вид в дикой природе с помощью простых наборов, позволяющих «пощекотать рыбу тампоном» и отправить образец для создания референтной последовательности.
«Изменитель правил игры»
В исследовании, опубликованном в журнале Science Advances в 2018 году, учёные взяли 20 проб прибрежной воды в Новой Каледонии для секвенирования eDNA и обнаружили больше видов акул, чем за два десятилетия визуальных наблюдений и съёмок камерами.
Разработчики eBioAtlas, которые планируют создать базу данных с открытым исходным кодом, надеются расширить свою сеть за пределы пресной воды — с планами по исследованию eDNA в морской среде и почве. После этого они могут собирать образцы прямо из воздуха.
Отдельные предварительные исследования в этом году в Великобритании и Дании, в ходе которых воздух прокачивали через фильтры в вольерах зоопарков, позволили идентифицировать не только ДНК содержащихся там животных, но и местной дикой природы.
«Для таких мест, как пещеры, убежища летучих мышей и норы, это потенциально меняет правила игры», — сказала Кэт Брюс.