Прорыв в изучении ДНК окружающей среды позволяет определить генетическое разнообразие инвазивной рыбы

Экологи продемонстрировали, что генетический материал, который виды выделяют в окружающую среду (environmental DNA, eDNA), может раскрывать не только присутствие вида, но и широкий спектр информации о генетике целых популяций.

Этот прорыв в области eDNA открывает новые возможности для защиты исчезающих и уязвимых видов, а также для контроля над разрушительными инвазивными видами.

В новом исследовании, опубликованном в Proceedings of the National Academy of Sciences, исследователи показали, что их методология успешно работает при полевом отборе проб инвазивной рыбы — круглой бычок-кругляка — в районе Великих озёр и озёр Фингер в штате Нью-Йорк.

Работа основана на пилотном исследовании на озере Каюга два года назад, где сравнение тканевых проб рыб и проб eDNA из воды показало, что оба метода дают сопоставимую генетическую информацию.

Ключевое достижение: анализ ядерной ДНК

• В клетках большинства животных ядро содержит две копии полного генетического кода, но в митохондриях каждой клетки находится 100–1000 копий меньшей, сокращённой версии генома.
• Большинство исследований eDNA до сих пор фокусировалось на митохондриальной ДНК из-за её большего обилия в пробах. Хотя она хорошо различает виды, она даёт гораздо меньше информации о внутривидовой изменчивости, чем ядерная ДНК.
• В новом исследовании, собрав пробы воды и тканей в 13 локациях от озера Мичиган до озера Онейда, учёные доказали, что их методология eDNA может обнаруживать вариации в ядерной ДНК. Это позволяет анализировать генетическое разнообразие и изменчивость внутри вида.

Практическое значение

• Для менеджеров природных ресурсов: возможность отследить источник новой инвазивной популяции, понять пути её распространения и предотвратить дальнейшее вторжение.
• Для учёных: понимание демографии исчезающих видов без физического отлова уже редких и уязвимых животных. Снижение генетического разнообразия в сокращающихся популяциях можно будет обнаружить раньше.
• По словам соавтора Хосе Андреса, это «крупный шаг в раскрытии полного потенциала методов геномики, применяемых к образцам водной eDNA», который в будущем позволит изучать статус и здоровье скрытных видов, особенно в морских средах.