Ценность музейных коллекций для создания библиотек ДНК-штрихкодов

Способность секвенировать ДНК растений и животных произвела революцию во многих областях биологии, но нестабильный характер ДНК создает трудности для анализа образцов из музейных коллекций с течением времени. Исследование 31 целевого вида пауков из коллекции Натуралис (Лейден) показало, что и время, и размер тела являются значимыми факторами, определяющими, какие образцы могут дать последовательности ДНК-штрихкодов. Исследование опубликовано в специальном выпуске журнала ZooKeys.

Образцы в музеях естественной истории — основа знаний о биоразнообразии. Методы музейного хранения, оптимизированные для анатомической сохранности, часто не идеальны для сохранения тканей для секвенирования ДНК.

ДНК-штрихкодирование — это подход к изучению биоразнообразия, который включает секвенирование стандартного участка генома неидентифицированного образца и сравнение его с библиотекой референсных последовательностей известных видов. Успех этого подхода частично зависит от полноты такой библиотеки.

Вопрос исследования: можно ли предсказать, какие музейные образцы с большой вероятностью дадут успешную последовательность ДНК-штрихкода? Это позволило бы оптимизировать ресурсы, разумно отбирать музейные образцы для секвенирования и планировать новые сборы.

Для 31 вида пауков, часто собираемых в Нидерландах на протяжении десятилетий, из коллекции Naturalis была отобрана серия образцов разного возраста. Это было дополнено свежесобранным материалом почти 150 видов. Ученые фиксировали успешные и неудачные попытки получения ДНК-штрихкодов и экспериментировали с методами экстракции ДНК.

• Деструктивная экстракция: начинается с удаления мышечной ткани (разрушающая).
• Неконструктивная экстракция: образец замачивается в растворе, который высвобождает ДНК, но почти не повреждает анатомию (неразрушающая).

Результаты:

• Частота неудач при секвенировании возрастает со временем с момента сбора, но размер тела также является значимым фактором.
• Для свежесобранных образцов размер тела не предсказывает успех. Однако у более крупных видов «срок годности» для ДНК-штрихкодирования больше, чем у мелких.
• Неконструктивная экстракция значительно повышает шансы на получение последовательности ДНК-штрихкода.
  • При использовании только деструктивного метода мелкие пауки (длина тела ~3 мм или менее) полезны всего несколько лет, а более крупные (от ~3 мм) имеют хорошие шансы дать последовательность в течение примерно 20 лет после сбора.
  • При использовании неконструктивной экстракции даже мелкие пауки (≤4 мм) имеют хорошие шансы в течение примерно 15 лет, а пауки крупнее этого размера — в течение значительно более длительного времени.

Успех неконструктивной экстракции в сочетании с необходимостью сохранения музейных образцов для различных исследований говорит о хороших перспективах использования музейных коллекций в качестве источника материала для библиотек ДНК-штрихкодов.