Четырёхбуквенный код: как ДНК-штрихкодирование ускоряет инвентаризацию биоразнообразия
В условиях беспрецедентной утраты биоразнообразия необходимо определить, с каким количеством видов мы делим планету. Это можно начать с наших собственных дворов, но скорость имеет решающее значение. Новое исследование показывает, как инвентаризацию биоразнообразия можно ускорить с помощью ДНК-штрихкодирования и методов быстрой публикации, позволяя провести обследование природного резервата всего за четыре месяца. Окончательный список из 3500 видов был написан, опубликован и выпущен в Biodiversity Data Journal менее чем за неделю.
Для оценки скорости и эффективности ДНК-штрихкодирования в масштабном учёте биоразнообразия Biodiversity Institute of Ontario объединился с природоохранным резерватом rare Charitable Research Reserve (площадь более 365 га, Онтарио, Канада), чтобы расширить существующий список видов резервата. Для дополнения скорости обследования партнёры также использовали передовые инструменты и площадки для публикации данных, чтобы быстро распространить результаты.
Обследования различных местообитаний в резервате проводились в течение четырёх месяцев и завершились био-блицем, к которому присоединились участники 6-й Международной конференции по штрихкодированию жизни. «Эти эксперты обладают бесценными навыками, которые позволили нам идентифицировать так много видов», — комментирует Анжела Телфер из Университета Гвельфа. «Это был отличный шанс объединить данные штрихкодирования с таксономическими данными и продвинуться в создании справочной библиотеки ДНК-штрихкодов».
Использование ДНК-штрихкодирования для этой инвентаризации значительно повысило скорость, с которой результаты стали доступны общественности. Для 3502 образцов, отштрихкодированных во время био-блица, данные были получены в впечатляющие сроки: образцы прошли лизис, экстракцию ДНК и ПЦР, секвенирование и валидацию в течение 72 часов после сбора. С помощью справочной библиотеки штрихкодов BOLD была применена таксономия, и эти результаты были загружены в Глобальную информационную систему по биоразнообразию (GBIF) через Canadensys в течение 96 часов после сбора.
Даже выбор журнала для публикации способствовал ускорению процесса. Подготовка и подача рукописи заняли значительно меньше времени благодаря онлайн-платформе для написания и предварительному рецензированию, предлагаемому Biodiversity Data Journal, впервые использованному в этом обследовании. Это позволило более чем 100 соавторам исследования внести свой вклад, а рецензентам — обсуждать и комментировать статью в процессе её написания. Все данные теперь находятся в открытом доступе через статью в журнале и указанные репозитории, а все образцы депонированы в коллекцию естественной истории и гербарий Biodiversity Institute of Ontario.
В течение четырёх месяцев двухэтапное обследование позволило отштрихкодировать или зафиксировать в общей сложности 28 916 образцов, относящихся к 14 типам, 29 классам, 117 отрядам и 531 семейству животных, растений, грибов и лишайников. Всего впервые для природного резервата было зарегистрировано 1102 вида, что расширило его существующий список на 49%.
Результаты этого массового сбора данных выявили значительное биоразнообразие в таксонах, которые ранее были недостаточно изучены. Например, ранее в резервате не было записей о пауках, но усилия команды добавили в список впечатляющие 181 вид, три из которых были новыми для провинции.
«Обследование в резервате rare уникально по сравнению с другими исследованиями тем, что за четыре месяца — плюс один день концентрированного био-блица — было собрано более 25 000 образцов и 3500 видов, часто неэкспертами», — объясняет соавтор статьи, специалист по муравьям Коннор Уорн. «Эта модель оценки может революционизировать способ, которым мы раскрываем разнообразие в нашем мире. Скоординированными усилиями мы могли бы внедрить эту модель в парках, охраняемых территориях и резерватах по всему миру и сделать столь необходимый шаг к заполнению пустых страниц в истории жизни на Земле».