Обнаружение ДНК в Атлантике указывает на неожиданное смещение ареалов морских видов
Генетический анализ морской воды выявил присутствие видов, далеко к северу от их обычных мест обитания в Атлантическом океане.
- Бразильский бычерыл (Rhinoptera brasiliensis) и королевская горбыль (Menticirrhus littoralis) стали обнаруживаться в теплые месяцы в заливе Барнегат, Нью-Джерси.
- Бычерыл ранее никогда не регистрировался в США севернее Мексиканского залива.
- Королевская горбыль ранее не отмечалась севернее залива Чесапик, Вирджиния (примерно в 400 км к югу).
Исследование под руководством Марка Стекля из Рокфеллеровского университета, опубликованное в Frontiers in Marine Science, длилось два года (весна 2017 – весна 2019). Ученые дважды в месяц отбирали пробы воды на двух участках в заливе Барнегат (открытый океан и защищенная бухта) и анализировали экологическую ДНК (eDNA) — генетический материал, выделяемый организмами в воду с клетками, выделениями или фрагментами тканей.
Ключевые выводы и перспективы метода:
- eDNA деградирует за несколько дней, что позволяет фиксировать недавнее присутствие вида, несмотря на течения и приливы.
- Обнаружение южных видов на севере соответствует прогнозам программы FMAP (Future of Marine Animal Populations) об изменении ареалов из-за изменений среды, включая температуру воды, хотя возможно, что виды просто ранее избегали сетей.
- Метод eDNA — это недорогой и малоинвазивный способ мониторинга миграций, разнообразия и распределения морской жизни на фоне климатических изменений, загрязнения и других антропогенных факторов.
- Перспективная задача — установить связь между концентрацией ДНК вида в воде и его численностью. Это могло бы революционизировать управление рыболовством, сделав установку квот и мониторинг более рациональными.
- Отбор проб достаточно прост для участия гражданских ученых или студентов под руководством.
- Помимо eDNA, в августе 2017 года в районе отбора проб были найдены и по ДНК идентифицированы разложившиеся останки бразильского бычерыла.
- Исследователи также добавили в глобальные базы данных первые референсные последовательности ДНК для 31 регионального вида.
Как работает метод:
- Вода фильтруется для концентрации ДНК.
- Целевые фрагменты ДНК амплифицируются в лаборатории.
- Проводится секвенирование нового поколения.
- Программное обеспечение анализирует последовательности, сверяя их с публичными базами данных.
Результаты анализа в Нью-Джерси:
- Костные рыбы обнаруживались в соответствии с сезонными паттернами.
- Небольшое число видов давало подавляющее большинство полученной ДНК.
- Скаты и другие хрящевые рыбы обнаруживались в основном в теплые месяцы.
Следующие шаги:
- Калибровка метода: определение, сколько именно рыб (1 или 10) соответствует, например, 100 "прочтениям" ДНК.
- Сравнение данных eDNA с результатами традиционных исследований (сети, гидролокатор).
- Изучение скорости, с которой разные виды выделяют ДНК в воду.