Обнаружение разнообразия животных тропического леса по ДНК на листьях
Международная команда учёных из Института здоровья человека, животных и окружающей среды имени Гельмгольца (HIOH) показала, что ватные палочки — ценный инструмент для картирования биоразнообразия.
Исследователи продемонстрировали, что множество птиц и млекопитающих можно обнаружить, просто собрав ДНК, оставленную животными на поверхности листьев. Метод был опробован в экосистеме, где обнаружение животных исторически является крайне сложной задачей, — в тропическом лесу. Исследование опубликовано в Current Biology.
В условиях ускоряющейся потери глобального биоразнообразия отслеживание изменений в популяциях диких животных важно для разработки стратегий управления и сохранения биоразнообразия. Кроме того, большинство новых инфекционных заболеваний имеют происхождение от диких животных, поэтому понимание, какие виды где обитают, — важный шаг для оценки и потенциального снижения риска возникновения заболеваний у людей.
Молекулярный эколог доктор Кристина Линггард и эколог сообществ доктор Ян Гогартен задались целью определить видовой состав на конкретной территории простыми методами. Идея возникла после недавнего открытия, что ДНК животных можно отбирать из воздуха: если ДНК находится в воздухе, возможно, она оседает и прилипает к липким поверхностям, таким как листья.
Команда отправилась проверять эту идею в Национальный парк Кибале в Уганде, известный богатым разнообразием животных. Исследователи вошли в густой тропический лес с 24 ватными палочками и необычной задачей: в течение трёх минут протирать листья каждой палочкой, по сути, «очищая» как можно больше листьев за отведённое время.
«Честно говоря, мы не ожидали больших результатов, — говорит Линггард. — В тропическом лесу жарко и влажно, а эти условия приводят к быстрой деградации ДНК».
Тем больше было удивление, когда пришли результаты с секвенатора ДНК. «Мы обнаружили ДНК абсолютно ошеломляющего разнообразия животных на этих 24 ватных палочках — более 50 видов млекопитающих и птиц, а также лягушку. И всё это всего за 72 минуты протирания листьев», — говорит Гогартен.
Исследователи обнаружили в среднем почти восемь видов животных на каждой палочке. Виды охватывали огромное разнообразие — от очень крупного и находящегося под угрозой исчезновения африканского слона до очень маленького вида нектарниц.
Среди обнаруженных животных — фруктовая летучая мышь-молотоголов (размах крыльев до одного метра), обезьяны, такие как неуловимая мартышка Л'Эста и находящийся под угрозой красный колобус, а также грызуны, например, лесная гигантская белка. Было обнаружено большое разнообразие птиц, включая большого голубого турако и находящегося под угрозой исчезновения серого попугая.
«Это разнообразие обнаруженных животных и высокая частота обнаружения на одну палочку показывают, что ДНК животных можно легко отбирать с листьев, — говорит Гогартен. — Высокая частота обнаружения и простота отбора проб могут сделать протирание листьев новым инструментом для информирования стратегий управления дикой природой».
«Отбор проб с листьев не требует сложного и дорогого оборудования или длительного обучения, поэтому его легко могут проводить программы гражданской науки, — говорит Линггард. — Во время пандемии COVID-19 тестирование требовало автоматизированного выделения нуклеиновых кислот из миллионов мазков в день, а аналитические устройства распространились по всему миру. Что, если эти приборы можно будет перепрофилировать для использования мазков для мониторинга животных в массовом масштабе?»