Анализ ДНК подтвердил границу сообщества зоопланктона у побережья Нижней Калифорнии

Морские экосистемы не признают государственных границ, но иногда имеют свои собственные невидимые рубежи. Благодаря метабаркодингу — масштабной методике анализа ДНК — исследователи из MBARI изучили эти водные пограничные зоны вдоль побережья Калифорнии и Мексики с беспрецедентной детализацией.

Десятилетиями морские биологи признавали два общих морских «рубежа» вдоль тихоокеанского побережья Калифорнии и Мексики. Один находится у мыса Консепсьон, где холодное Калифорнийское течение часто отклоняется от берега; другой — у мыса Эухения на полуострове Нижняя Калифорния, где влияние тёплых тропических вод доминирует над остаточным влиянием холодного Калифорнийского течения. Исследования показывали, что эти регионы отмечают северные или южные границы ареалов для многих видов морских организмов. Однако эти работы обычно фокусировались на ограниченном числе видов, оставляя мало информации о животных, которых сложно различить под микроскопом.

Крошечные существа, на которых нацелилось это исследование — зоопланктон, такой как криль и копеподы, — критически важны для понимания морских пищевых сетей, связывая растительный мир океана с более крупными видами.

Для изучения этих сообществ учёные MBARI собрали образцы в 15 точках во время исследовательского рейса в феврале 2012 года. Днём и ночью они опускали в воду мелкоячеистую сеть на глубину 100 метров, чтобы собрать образцы животных.

В лаборатории исследователи выделили ДНК из смеси тканей зоопланктона и использовали метабаркодинг ДНК для идентификации собранных видов. Этот метод определяет виды по уникальным последовательностям ДНК в специфических генах.

Генетический анализ подтвердил ожидаемую морскую границу у мыса Эухения. Виды криля, копепод и медуз, собранные к северу от мыса, резко сменились богатым разнообразием более тропических видов. Однако у мыса Консепсьон метабаркодинг выявил гораздо менее выраженный сдвиг в сообществе зоопланктона. Мыс Консепсьон оказался зоной постепенного перехода, больше похожей на границу между районами, чем между странами.

Сбор генетического материала сетями отличается от сбора экологической ДНК (eDNA), когда ДНК извлекается непосредственно из пробы морской воды. Однако некоторая eDNA всё же попала в «смузи» из зоопланктона: анализ обнаружил генетические последовательности синего кита, хотя в сети китов, конечно, не было.

Кэти Питц, ведущий автор исследования, отметила, что работа демонстрирует, как генетические данные могут обеспечить набор данных о зоопланктоне с высоким разрешением по видам на основе сетевых проб.

«Получить эти данные традиционными методами сложно, это требует много экспертизы и человеко-часов. Используя генетические методы, мы нашли подтверждение одного биогеографического разрыва в популяциях зоопланктона у мыса Эухения, но не у мыса Консепсьон», — добавила она.

Несмотря на обилие собранной генетической информации, данные имеют ограничения. Каждый образец представляет небольшую часть океана в конкретный момент времени. Чтобы продолжить картирование невидимых границ моря, исследователи надеются изучить, как эти границы меняются со временем.

«Следующим шагом мог бы стать анализ данных, собранных в разное время года или в течение нескольких лет. С этими данными мы могли бы начать понимать, как ареалы видов и разнообразие меняются в зависимости от условий окружающей среды», — отметила Питц.