Впервые обнаружена ДНК насекомых в воздухе — новый метод мониторинга биоразнообразия
Ученые из Лундского университета впервые обнаружили, что в воздухе можно найти ДНК насекомых. Используя пробы воздуха с трех участков в Швеции, удалось идентифицировать ДНК 85 видов насекомых. Это открывает возможности для принципиально нового способа мониторинга наземного биоразнообразия.
Предварительные результаты будут представлены на конференции Ecology Across Borders (13–15 декабря) в виде онлайн-постера доктором Фабианом Роджером, который сейчас работает в ETH Zürich.
Среди обнаруженных насекомых — многие важные виды: пчелы, мотыльки, мухи, жуки, осы и муравьи. Исследование выявило не только насекомых, но и множество видов позвоночных, включая птиц, млекопитающих и некоторых домашних животных.
Во многих регионах численность насекомых сокращается тревожными темпами, при этом мы очень мало знаем об общем количестве существующих видов. По оценкам, описано около 1 миллиона из 5,5 миллионов видов насекомых на Земле. Это делает критически важным разработку эффективных методов мониторинга биоразнообразия.
Фабиан Роджер заявил: "Столкнувшись с кризисом биоразнообразия, мы отчаянно нуждаемся в лучшей информации о статусе и распространении видов. Наше исследование — доказательство концепции, показывающее, что мы можем обнаруживать ДНК насекомых и позвоночных в воздухе, собранном в естественных условиях. Это открывает множество захватывающих возможностей для мониторинга и обнаружения видов, что позволит нам всесторонне отслеживать биоразнообразие на больших пространственных и временных масштабах".
Отбор проб ДНК из воздуха имеет преимущества перед традиционными методами. Насекомых обычно отлавливают с помощью ловушек Малеза, что приводит к гибели особей. Альтернативы, такие как учет по маршрутам и ловушки для бабочек, требуют таксономической экспертизы и, как правило, сосредоточены на более крупных видах. Подход метабаркодирования ДНК означает, что множество видов можно обнаружить из единичных проб. Таким образом, метабаркодирование воздушной ДНК ускорит отбор проб и позволит ученым масштабировать исследования биоразнообразия — и все это без вреда для обитающих там видов.
В этом исследовании, сравнив результаты с традиционными методами учета, ученые обнаружили частичное совпадение обнаруженных видов. Некоторые виды не были найдены традиционными методами, но и многие виды не были выявлены методом воздушной ДНК. Например, исследователи обнаружили 48 видов мотыльков в ловушках и 9 видов с помощью eDNA, с совпадением в 4 вида. Поскольку метод находится в зачаточном состоянии, у исследователей есть много идей по его улучшению, и они уверены, что метабаркодирование воздушной ДНК может стать мощным инструментом мониторинга биоразнообразия.
Фабиан добавил: "Учитывая огромную задачу мониторинга миллионов видов на Земле, ситуация определенно требует мобилизации всех сил, и разные методы могут дополнять друг друга своими сильными и слабыми сторонами".
Разработка технологии экологической ДНК (eDNA) — это захватывающая новая технология, предлагающая более быстрый, чувствительный и мощный инструмент для мониторинга биоразнообразия. Ее уже широко используют экологические консультанты для обследований гребенчатого тритона, но большая часть исследований до сих пор была сосредоточена на водных экосистемах.
Далее ученые планируют оптимизировать методы, чтобы повысить надежность метабаркодирования воздушной ДНК. Им также необходимо лучше понять, как ДНК перемещается по воздуху. К счастью, метеорологи и аэрозольные ученые изучают движение воздушных частиц в течение десятилетий, что предлагает огромный пул экспертных знаний для ускорения этой работы. Что особенно интересно, метод также имеет потенциал для обнаружения инвазивных видов или даже раннего выявления переносчиков заболеваний.
"Мы находимся в самом начале изучения воздушной экологической ДНК для чего-либо, кроме бактерий, пыльцы или спор — и даже здесь мы лишь слегка коснулись поверхности. Одной из первых задач будет оптимизация методов отбора проб и молекулярных методов для повышения чувствительности и достижения более надежного обнаружения. Затем нам нужно будет понять, как воздушная eDNA генерируется, транспортируется и разлагается", — сказал Фабиан Роджер и добавил: "Тот факт, что метод не работает идеально сразу, не означает, что он не будет работать никогда, и его потенциал огромен".
Доктор Фабиан Роджер представит эту работу на конференции Ecology Across Borders. Данная работа еще не опубликована и не прошла процесс рецензирования.