Секвенирование нового поколения поможет выявлять инвазивные виды карпа в водоёмах Чикаго

Исследование, опубликованное в ISME Journal (Nature), показывает, что проект по картированию микробиома пищеварительной системы рыб может помочь в мониторинге присутствия азиатского карпа в водоёмах Чикаго и предотвращении его распространения. Работа финансируется в рамках Инициативы по восстановлению Великих озёр Агентства по охране окружающей среды США (U.S. EPA Great Lakes Restoration Initiative) и проводится учёными из Университета Иллинойса в Урбане-Шампейне и Геологической службы США (USGS).

Термин «азиатский карп» относится к нескольким инвазивным видам, включая серебряного, толстолобика и чёрного карпа. Толстолобик и серебряный карп уже захватили большую часть бассейна реки Миссисипи, где конкурируют за пищу с аборигенными видами и доминируют в водных сообществах. Согласно Координационному комитету по азиатскому карпу (Asian Carp Regional Coordinating Committee, ACRCC), эти виды представляют одну из самых серьёзных угроз водным экосистемам Великих озёр.

Как пояснил соавтор исследования Вэнь-Цзо Лю, микробиота кишечника — уникальна для каждого вида. Поэтому тщательный анализ микробиоты кишечника рыб может выявить видоспецифичные биомаркеры, выделяемые с фекалиями, что обещает создание точных систем мониторинга. Поскольку фекалий в водоёмах много, такой мониторинг может быть проще, чем методы, направленные на обнаружение ДНК целевого вида в слущенной ткани кожи.

Исследователи использовали технологию секвенирования нового поколения — пиросеквенирование 16S рРНК — для анализа микробиоты кишечника инвазивного серебряного карпа и аборигенного вида — сельдевидного помпона. Им удалось обнаружить потенциальные биомаркеры для серебряного карпа, и сейчас ведётся работа по их уточнению.

Исследование также выявило важные сходства и различия между видами:

• Микробное сообщество сельдевидного помпона в 10 раз разнообразнее, чем у серебряного карпа, что указывает на более сложные пищеварительные процессы.
• Был обнаружен общий микроб, связанный с источником пищи, что доказывает конкуренцию рыб за одну и ту же пищу.

«Именно поэтому инвазивные виды могут быть опасны, — отмечает Лю. — Они могут есть ту же пищу, и если инвазивный вид потребляет её больше, то аборигенный вид может быть вытеснен, что приведёт к сокращению его популяции и экологической катастрофе».

На основе этих результатов учёные начинают масштабный проект по подтверждению данных в условиях Чикаго-ривер, где обитает около 50 различных видов рыб. Цель — картировать их микробиоту кишечника и разработать биомаркеры для каждого вида. Это приведёт к созданию точной методологии мониторинга, но потенциальная польза простирается дальше.

«Это не только мониторинг, — говорит Лю. — Мы также узнаем больше о разнообразии рыб, их рационе, о том, как диета связана с микробиотой кишечника и как происходит метаболизм в кишечнике».