Искусство извлечения ДНК из десятилетиями маринованных змей

В подвале второго уровня Чикагского Field Museum находится секретный бункер — Центр коллекционных ресурсов. Здесь хранятся миллионы биологических образцов для учёных со всего мира, включая бесчисленные банки с маринованными рыбами, ящерицами и змеями. Многие экземпляры возрастом в десятилетия или даже века идеально сохранены смесью формалина и спирта. Однако этот процесс, сохраняющий ткани, часто разрушает ДНК или сильно затрудняет её получение для современных генетических исследований.

Новое исследование в Frontiers in Ecology and Evolution предлагает новые подходы для извлечения и максимизации количества пригодной для анализа ДНК из старых маринованных образцов. Эти методы помогли разрешить давнюю загадку о небольшой змее с острова Борнео.

«Эти старые музейные образцы иногда являются единственными доступными примерами вида, но их не сохраняли с расчётом на ДНК — эта статья о том, как мы можем выжать из них каждую крупицу информации», — говорит Сара Руан, старший автор исследования.

Проблема с формалином

Часть процесса консервации животного в спирте — это «фиксация» формалином (раствором формальдегида и воды), который делает ткани жёсткими. К сожалению, ДНК в клетках при этом также изменяется. «Он вызывает так называемое сшивание, которое связывает ДНК, — объясняет Руан. — Чтобы изучить ДНК, нужно попытаться разрушить эти сшивания или вынудить ДНК выйти из них».

Цель: загадочная змея с Борнео

Объектом исследования стала Hydrablabes periops (оливковая малоглазая змея) с Борнео. На основе внешнего вида учёные предполагали её принадлежность к двум разным семействам. Анализ ДНК мог бы дать ответ, но около половины видов родственных ей болотных змей известны только по старым, химически обработанным образцам.

Для исследования были взяты небольшие образцы печени двух экземпляров из коллекции Field Museum: 1964 и 1993 годов сбора.

Новые лабораторные методы

Стандартный протокол выделения ДНК (добавление пищеварительных ферментов и нагрев до ~55 °C на несколько часов) пришлось модифицировать. «Нам пришлось изменить способ извлечения ДНК, сделав его более горячим, более длительным и используя больше этих пищеварительных ферментов», — говорит Руан.

Химикаты, использованные для консервации, разорвали ДНК змей на короткие фрагменты, что затрудняло их сравнение с более длинными генами других образцов. Ключевым шагом стала смена программного обеспечения для визуализации фрагментов генетического кода, что позволило увидеть проблемные участки. Даже небольшие фрагментированные последовательности удалось добавить в крупные опубликованные наборы данных для построения эволюционного дерева.

Результат и значение

Исследователям удалось определить, что оливковая малоглазая змея принадлежит к семейству Natricidae, куда входят, например, североамериканские подвязочные змеи.

«Знание того, что конкретный вид является частью определённой группы, может рассказать нам многое о биогеографии и о том, как жизнь на Земле менялась с течением времени», — отмечает Руан.

Исследование подчёркивает важность музейных коллекций: «Вы никогда не знаете, что сможете узнать из образцов в будущем».