Скрытый мир биоразнообразия ручьёв раскрыт через отбор проб воды на eDNA

Впервые исследователи применили новый метод на основе геномики для одновременного обнаружения сотен организмов в ручье.

Учёные из Университета штата Орегон и Тихоокеанской Северо-Западной исследовательской станции Лесной службы США опубликовали результаты в журнале Environmental DNA.

В ходе исследования они извлекли генетический материал из совокупности физических следов, оставленных в ручье широким спектром организмов — от рыб до насекомых, включая клетки кожи и экскременты. Метод позволил обнаружить и микроскопические виды.

Хотя в данном исследовании они не были найдены, метод потенциально способен выявлять опасные для растений водные плесени, вызывающие корневые и стеблевые гнили, а также патогены, ответственные за грибковые заболевания, такие как хитридиомикоз, убивающий амфибий по всему миру.

Ключевые области применения метода включают мониторинг заболеваний, инвазивных видов, а также редких или исчезающих видов.

"Это как взять пробу воздуха в наземной среде и получить воздушные "следы" от всех разных видов, что сейчас невозможно. Но с водой это возможно", — говорит Тиффани Гарсия, соавтор исследования.

Новый метод может стать альтернативой электролову, который использует электрический ток для временного оглушения рыбы и является стандартным методом учёта рыбных популяций в реках и ручьях. Метод, использованный исследователями, имеет несколько преимуществ:

• Менее трудоёмкий, чем электролов.
• Не вызывает стресса у организмов.
• Не требует разрешений на работу с животными.

"Работа с eDNA на один вид существует уже давно, но использование нами микрофлюидной платформы значительно расширяет подход, — отмечает соавтор Лора Л. Хаук. — Мы по-прежнему можем сосредоточиться на одном целевом виде, но одновременно получаем данные о биоразнообразии и здоровье экосистемы от сотен организмов — и всё из той же единственной пробы".

Для исследования в 2017 году команда отобрала пробы воды на пяти участках ручья Фолл-Крик в Береговом хребте Орегона. Трёхлитровые пробы фильтровали для сбора биологических частиц.

ДНК экстрагировали и анализировали в лаборатории. С помощью компьютерных программ 3.2 миллиона последовательностей ДНК были классифицированы в 828 прогнозируемых таксономических групп путём сравнения с последовательностями в базе данных GenBank.

"Сравнив наши пробы воды с результатами электролова, мы обнаружили те же виды рыб, амфибий и раков, но, кроме того, выявили всё сообщество организмов, населявших этот ручей", — пояснил соавтор Кевин Вайтаймиер.

Пробы воды содержали ДНК 647 видов, включая 307 видов насекомых.