Геномика в охране природы: поиск иголки в стоге сена

Изучение генетической изменчивости исчезающих видов становится всё более необходимым для их сохранения и мониторинга. Однако наблюдать и отбирать образцы у таких видов сложно, и они обычно обладают крайне ограниченным генетическим разнообразием. До сих пор процесс поиска генетических маркеров был трудоёмким и дорогостоящим.

Исследовательская группа под руководством Лунеса Шики из Института Гульбенкяна де Сьенсия (IGC) и CNRS (Тулуза, Франция) предложила новый подход. Используя передовые методы секвенирования ДНК и сотрудничая с Департаментом дикой природы Сабаха (Малайзия), лабораторией Рейчел О'Нилл (Университет Коннектикута) и компанией Floragenex, учёные смогли идентифицировать генетические маркеры для борнейского слона — исчезающего вида — на основе образцов крови всего от нескольких особей.

Результаты показали, что борнейские слоны обладают очень низкой генетической изменчивостью, что может повлиять на их выживание в угрожаемой среде обитания, но вариабельные генетические маркеры всё же можно обнаружить. Исследование, опубликованное в журнале PLOS ONE, открывает новые пути для сохранения других исчезающих видов.

Новая методология для нестандартных видов

Борнейский слон — уникальный подвид азиатского слона с отличной морфологией и поведением. В настоящее время насчитывается около 2000 особей, обитающих только на севере Борнео.

В работе, проведённой постдоком Ритой Шармой, впервые были идентифицированы последовательности ДНК (генетические маркеры), характеризующие геном борнейских слонов. Команда использовала две разные технологии секвенирования ДНК, которые становятся всё быстрее и дешевле. Подобные технологии применялись для обычных лабораторных видов (мыши, плодовые мушки), но только сейчас начинают использоваться для исчезающих и «немодельных» видов.

Ранее для оценки генетического разнообразия необходимо было анализировать огромные участки генома классическими методами или использовать маркеры, разработанные для других видов. Единственное предыдущее исследование борнейских слонов с использованием маркеров других азиатских слонов обнаружило почти полное отсутствие генетического разнообразия. Новая работа демонстрирует, что вариабельные генетические маркеры можно найти и у других видов.

Практическое применение и перспективы

Анализ ДНК был проведён на основе образцов крови всего от семи борнейских слонов из Парка дикой природы Лок Кави (Сабах, Малайзия) и слонихи Чендры из зоопарка Орегона (Портленд, США). Учёные уверены, что эти методы секвенирования можно будет применять для генотипирования других биологических образцов (волосы, фекалии), которые легче получить от диких животных, хотя кровь или ткани по-прежнему необходимы на первом этапе для идентификации маркеров.

«Методология, применённая для идентификации генетических маркеров борнейского слона, может быть использована в будущем для изучения генетической изменчивости других видов или популяций, находящихся под угрозой исчезновения», — говорит Рита Шарма.

Борнейские слоны обитают в среде, где естественные места обитания быстро исчезают из-за плантаций масличных пальм, а популяции изолируются друг от друга. Доступ к вариабельным генетическим маркерам будет иметь решающее значение для выявления изолированных и генетически обеднённых популяций и их будущего мониторинга.

Разгадка происхождения

Происхождение слонов на Борнео остаётся спорным. Единственное генетическое исследование показало, что они присутствовали на Борнео более 300 000 лет, но эта теория не удовлетворяет всех учёных из-за отсутствия ископаемых останков. Альтернативная теория предполагает, что султан Явы отправил яванских слонов в подарок султану Сулу, который затем завёз их на Борнео.

«Новые генетические маркеры, которые мы обнаружили, могут также позволить нам разгадать тайну происхождения этих слонов на Борнео и, возможно, восстановить часть их демографической истории. Это очень интересно», — отмечает Лунес Шики.