Эффективность eDNA для оценки биоразнообразия морских экосистем подтверждена исследованием

Ученые из проекта Santa Barbara Coastal Long-Term Ecological Research (SBC LTER) почти 20 лет проводят детальные учеты видов в величественных лесах водорослей-келп у побережья Санта-Барбары. Экологи во главе с Робертом Миллером из UCSB изучают влияние человеческой деятельности и природных факторов на экосистемы келпа.

Одним из ключевых показателей для исследователей является бета-разнообразие — показатель обновления видового состава при переходе от одной локации к другой. Высокое бета-разнообразие указывает на здоровую, устойчивую экосистему, способную поддерживать множество взаимосвязанных форм жизни. Низкое значение может сигнализировать о деградации условий, при которых выживает лишь ограниченный набор организмов.

Традиционные методы учета (подводные визуальные наблюдения, UVC) имеют ограничения: они трудоемки, зависят от времени суток и часто не фиксируют редкие, скрытные или слишком мелкие виды.

Решение — анализ экологической ДНК (eDNA).

«Организмы, перемещаясь в воде, оставляют молекулярные следы себя через сброшенные, выделенные или слущенные материалы, содержащие их ДНК», — объясняет Кэтлин Питц из MBARI. — «Теперь мы знаем, что можно обнаружить эту ДНК в морской воде и определить, какому виду она принадлежит».

В исследовании, опубликованном в Scientific Reports, ученые сравнили результаты eDNA-проб, взятых на 11 участках у побережья Санта-Барбары и острова Санта-Круз, с данными традиционных визуальных учетов в тех же районах.

Ключевые результаты:

• eDNA обнаружил значительно больше видов, чем визуальные наблюдения. Это связано с тем, что рыбы постоянно выделяют ДНК в воду через слизь, дыхание и т.д.
• По обилию видов данные совпали: рыбы, многочисленные по данным UVC, были также многочисленны и в пробах eDNA.
• Главное отличие — в редких видах. eDNA гораздо последовательнее обнаруживал редкие или менее заметные виды.
• eDNA впервые для SBC LTER зафиксировал присутствие калифорнийской ящерицы, полосатого перка и даже большую белую акулу — виды, которые визуальные учеты пропускали.

«Это исследование демонстрирует, что eDNA работает так же хорошо или даже лучше, чем визуальные обследования водолазов, в оценке биоразнообразия в зарослях келпа», — заявил Франсиско Чавес из MBARI. — «eDNA предоставляет средства для масштабирования наблюдений в поддержку улучшенного управления прибрежными зонами».

Ограничения и будущее метода:

Ученые подчеркивают, что eDNA не заменит традиционные методы полностью. ДНК может переноситься на большие расстояния, а скорость её деградации в воде требует дальнейшего изучения. Также необходимы улучшения баз данных ДНК рыб, так как некоторые обнаруженные последовательности не были в них найдены.

«Мы не думаем, что это что-то, что заменит традиционные методы, но это действительно хороший дополнительный источник данных», — говорит Роберт Миллер. — «eDNA станет очень полезным способом расширения мониторинга океана, особенно редких видов и труднодоступных мест обитания, таких как глубоководье, с гораздо меньшими усилиями и затратами».