Новый метод обнаружения ДНК помогает в сохранении морских черепах

ДНК-"отпечатки", оставляемые морскими черепахами, дают учёным простой и мощный способ отслеживания состояния и местонахождения этих исчезающих животных, что является ключевым шагом вперёд в их сохранении.

Исследование под руководством учёных из Университета Флориды впервые секвенировало экологическую ДНК (eDNA) морских черепах — генетический материал, который они выделяют, перемещаясь по пляжам и в воде. Этот проект также первым успешно собрал eDNA животных из пляжного песка. Методики могут быть использованы для отслеживания и изучения других видов дикой природы, продвигая исследования и информируя стратегии сохранения.

"Мы хотели проверить границы этой технологии, которая ранее практически не применялась к морским черепахам и уж точно не на песке", — сказал Дэвид Даффи, доцент геномики болезней дикой природы UF. "Это способ обследовать территории в поисках неуловимых животных или видов, которые иначе трудно изучать. Это, по сути, криминалистика дикой природы".

Почти все виды морских черепах на планете находятся под угрозой исчезновения и сталкиваются с множеством угроз: потепление, разрушение и деградация среды обитания, болезни, охота и загрязнители, такие как пластик. Сохранение черепах дополнительно осложняется тем, что текущие методы учёта полагаются на их обнаружение в одной из множества сред обитания — в открытом море, прибрежных экосистемах или на пляжах, где они гнездятся. Это затрудняет мониторинг их численности, генетического разнообразия и общего состояния здоровья, сказал Даффи.

Методы eDNA изначально были разработаны для извлечения и анализа ДНК из микробов в почве и воде. Теперь учёные используют эту технологию для обнаружения более крупных животных, которые регулярно оставляют небольшие количества генетического материала через кожу, шерсть, чешую, фекалии или жидкости тела.

Команда под руководством Даффи и аспирантов UF создала методики, позволяющие идентифицировать присутствие зелёных черепах (Chelonia mydas) и голово́ртых черепах (Caretta caretta) — оба вида находятся под угрозой — по ДНК в небольшой порции песка или литре морской воды. Микроскопические количества ДНК показали не только то, какие виды черепах недавно прошли через территорию, но и их происхождение, и субпопуляцию, к которой они принадлежат. На песке команде даже удалось извлечь жизнеспособную ДНК из следовой дорожки, оставленной одним вылупившимся детёнышем голово́ртой черепахи, который весит примерно как дюжина скрепок.

Методы могут помочь учёным проверить, где обитают черепахи и как меняются их ареал и численность с течением времени. eDNA также исключает необходимость взятия образцов тканей и крови, что может быть стрессом для черепах, особенно для самок, откладывающих яйца.

"Мы были удивлены, насколько чувствительным был метод".

Команда также смогла определить патогены черепах в образцах eDNA, включая основной вирус, вызывающий фибропапилломатоз — всё более распространённый рак, который вызывает опухоли, похожие на цветную капусту, на коже, глазах, во рту и внутренних органах черепах. Около 50% зелёных черепах, выбрасываемых на пляжи Флориды, поражены этими опухолями. Методы eDNA могут определить конкретные варианты вируса и его концентрацию в толще воды — полезные достижения для отслеживания его распространения и разработки потенциальных методов лечения в будущем.

Следующий шаг в проекте будет сосредоточен на генетике сохранения — использовании ДНК для получения снимка того, сколько особей живёт на территории и насколько они генетически разнообразны, что является ключевым предиктором их устойчивости к угрозам.

Перед тестированием методов eDNA в дикой природе команда отработала свои методики в резервуарах и на песке, где находились выздоравливающие черепахи в Whitney Laboratory for Marine Bioscience and Sea Turtle Hospital. Учёные обнаружили, что eDNA из гнёзд черепах оставалась жизнеспособной более суток до сбора. После сбора и хранения ДНК в образцах песка и воды была стабильной в течение недель и месяцев, что позволяло гражданским учёным, даже из отдалённых районов вроде Флорида-Кис, получить и отправить образцы в лабораторию для обработки.

"Вам не нужно быть высококвалифицированным учёным, чтобы собирать eDNA, что делает эту технологию гораздо более демократичной", — сказал Даффи. "Это действительно открывает возможность неинвазивного мониторинга дикой природы для гораздо более широкого круга людей".

Исследование было опубликовано в журнале Molecular Ecology Resources.