Ученые призывают преодолеть разрыв между геномикой и биологией инвазий

Ученые из Университета Саутгемптона считают, что секвенирование нового поколения (NGS) инвазивных организмов может углубить понимание экологических и эволюционных процессов.

В обзоре исследований, опубликованном в Current Zoology, исследователи заявляют, что эта методика недоиспользуется в области биологии инвазий. Они уверены, что NGS способно изменить наше понимание того, почему чужеродные виды адаптируются и процветают в новых условиях, часто в ущерб местным видам.

Ключ к успеху биологических инвазий может лежать в геноме (полном ДНК-коде организма) и транскриптоме (конкретных генах, которые экспрессируются). В то время как геном особи относительно стабилен (меняясь лишь через мутации), транскриптом может варьироваться в зависимости от окружающей среды.

«Интродуцированные виды адаптируются к новой среде прямо на наших глазах, поэтому вместо сотен тысяч лет эволюции мы можем наблюдать адаптацию видов в реальном времени», — говорит д-р Марк Риус, преподаватель Университета Саутгемптона.

Соавтор д-р Марк Чепмен, также преподаватель университета, отмечает: «Сравнивая и противопоставляя местную и интродуцированную популяции, геномика позволяет отделить, какие генетические признаки обусловлены естественным отбором, а какие — нейтральной эволюцией, происходящей в обычном порядке».

Результативность NGS в 100–100 000 раз выше, чем у секвенирования первого поколения (Сэнгера), и у метода есть другие преимущества. Например, NGS делает секвенирование без наличия полного генома или транскриптома для сравнения гораздо более экономичным и простым, что привело к секвенированию многих «немодельных» организмов.

«По сравнению с предыдущими методами, NGS — гораздо более экономичный вариант для секвенирования больших участков генома, — говорит соавтор Гарри Хорнсби, аспирант Саутгемптона. — Он позволяет сравнивать целые геномы и транскриптомы, давая нам гораздо более широкую и детальную картину происходящего на генетическом уровне среди особей и популяций, выявляя паттерны отбора и гены, которые могут лежать в основе адаптации».

Обзор показывает, что по мере неуклонного снижения стоимости NGS (с момента его появления в середине 2000-х) количество публикаций по генетике инвазий возросло, прокладывая путь для революции NGS в этой области. Несмотря на это, относительно немногие исследования использовали эту методику, и большая часть работ носит описательный, а не комплексный аналитический характер.

Стив Борн, также соавтор исследования, комментирует: «Мы видим, что применение NGS в биологии инвазий может дать действительно интересные результаты. У метода огромный потенциал для ускорения нашего понимания и помощи в выяснении того, что делает инвазивный вид успешным, и, в более широком смысле, как виды адаптируются к новым условиям. Однако существует разрыв, который необходимо преодолеть, прежде чем это станет общепринятой практикой».

Помимо проникновения в эволюционный процесс, результаты могут иметь практическое применение для управления экосистемами, а также для обнаружения и контроля инвазивных видов, негативно влияющих на биоразнообразие. Например, когда тростниковые жабы попали в Австралию, их защитный механизм оказался настолько токсичным, что сократил популяции местных хищников, погибавших, поедая их.