ДНК-методы раскрывают сеть жизни
Современные методы на основе ДНК дают совершенно новое представление о взаимодействии между видами в природе. Исследователи наконец могут раскрыть детали того, кто кого ест, кто опыляет какой цветок и кто живёт на чьей коже или перьях. Специальный выпуск ведущего научного журнала Molecular Ecology даёт обзор современного состояния в этой области.
Подобно тому, как микроскоп и телескоп открыли новые горизонты столетия назад, молекулярные методы на основе ДНК теперь позволяют открывать целые новые миры. Эти методы особенно важны для выявления связей между видами, которые трудно изучать традиционными методами из-за их малого размера, скрытности или сложности распознавания.
Наглядный пример — летучие мыши. Поскольку они охотятся ночью, наблюдать, кого они ловят, практически невозможно. Раньше исследователям приходилось строить догадки об их рационе по мелким фрагментам насекомых в помёте.
«Сегодня мы можем легко достичь того же и большего, секвенируя ДНК, присутствующую в помёте. Эти подходы помогли нам понять, что такие разные животные, как летучие мыши, птицы и стрекозы, на самом деле делят одну и ту же добычу», — говорит Ээро Вестеринен, финский исследователь, работающий в Шведском университете сельскохозяйственных наук (SLU).
Понимание того, как разные виды сплетены в пищевые сети природы, не только увлекательно. Знание о том, как виды взаимодействуют друг с другом, также имеет прикладное значение, например, в сохранении видов и разработке новых методов защиты растений.
«Для тех из нас, кто занимается насекомыми-вредителями сельскохозяйственных культур, ДНК-методы — одно из лучших событий», — говорит Маттиас Йонссон, также исследователь SLU. «Методы помогают нам определить, какие хищники сдерживают численность насекомых-вредителей».
Три исследования, включённые в специальный выпуск, были выполнены профессором SLU Томасом Рослином и его командой. Используя инновационные методы, эти исследователи выявили, какие насекомые живут в съедобных грибах, которые мы собираем для еды, какие насекомые опыляют цветы Арктики и как изменение климата влияет на настоящих верховных хищников среди арктических членистоногих — пауков-волков.
«Наши самые забавные моменты, вероятно, были во время исследования грибов. Мы брали целый гриб, пропускали его через обычный кухонный блендер, а затем использовали молекулярные методы для идентификации ДНК насекомых из получившегося грибного супа. Таким образом мы можем установить, какие насекомые наносят наибольший ущерб урожаю грибов, исследовать, насколько специализированы разные насекомые в своём грибном рационе, и изучить, как возраст и структура лесов влияют на насекомых в грибах», — говорит Томас Рослин.
Изучая насекомых-посетителей арктических цветов, они использовали липкие имитаторы цветов, похожие на дриаду.
«Ни один живой энтомолог не смог бы идентифицировать 30 000 отдельных насекомых, которых мы поймали. Мы же просто использовали ДНК насекомых, чтобы определить, кто они. Таким образом мы смогли описать трансарктические закономерности среди опылителей растений Арктики», — говорит Томас Рослин.
Новые представления о том, как связаны разные виды, также важны для прогнозирования последствий потепления климата.
«Пауки-волки — настоящие правители Арктики. Их может быть чрезвычайно много, и любое животное меньше них имеет основания дрожать. Мы использовали горные склоны северо-восточной Гренландии, чтобы понять, как климат влияет на рацион пауков-волков. Мы поняли, что они сохраняют предпочтение, например, к определённой добыче из мух, независимо от климата, но климат влияет на то, сколько мух есть для пауков», — говорит Томас Рослин.