Создание ускоренного пути для точной классификации растений

Ботаникам могут потребоваться десятилетия, чтобы точно классифицировать растения после их сбора и хранения. Однако исследователи из Оксфордского университета разработали методику, позволяющую оптимизировать этот процесс, и она уже помогает обнаруживать новые виды по всему миру.

В 2010 году исследователи из Департамента наук о растениях под руководством доктора Роберта Шотланда опубликовали работу, в которой изучали, сколько времени проходит между сбором растения в дикой природе и его описанием. Результаты удивили: оказалось, что лишь 14% образцов были классифицированы в течение пяти лет, а в среднем на распознавание и классификацию «нового» вида уходило 35 лет. «Люди могут думать, что исследователи выходят в поле, указывают на что-то и говорят: "Это новое"», — объясняет доктор Шотланд. — «Но это работает не так: в основном образцы попадают в коллекции, а затем обнаруживаются спустя какое-то время».

Все это время собранные растения лежат засушенными и закрепленными на картоне в хранилищах гербариев. По оценкам команды, из примерно 70 000 видов цветковых растений, которые, как считается, еще не описаны, до половины могут уже находиться в коллекциях в ожидании идентификации. Учитывая, что текущая средняя скорость открытия составляет около 2000 видов растений в год, команда решила исследовать, можно ли ускорить этот процесс.

Обычно ботаники используют один из двух подходов для описания растений в данном роде:

1. Подход "Флора" — выполняется в ограниченные сроки и описывает все виды растений в конкретной стране или регионе, используя краткие описания и простые иллюстрации, без учета генетических различий.
2. Подход "Монография" — рассматривает все виды в данном роде в глобальном масштабе, точно разграничивая каждый вид и предоставляя подробные описания, генетические анализы и детальные иллюстрации.

Последний считается золотым стандартом в ботанической таксономии, не в последнюю очередь потому, что он позволяет надежно выявлять избыточность в существующих классификациях. Однако он часто требует много времени и интенсивного изучения. «Было бы прекрасно создать монографию всего мира, но это несбыточная мечта», — объясняет доктор Шотланд. — «Особенно в тропиках, где слишком много растений, описанных в слишком многих местах, часто на слишком многих разных языках, с большой избыточностью существующих названий. Масштаб задачи просто слишком велик».

Вместо этого команда предположила, что может существовать компромисс между двумя подходами. «Мы задались вопросом, сможем ли мы объединить скорость подхода "Флора" с тщательностью подхода "Монография"», — говорит доктор Шотланд. — «В итоге мы получили то, что называем "фундаментальными монографиями"». Этот новый подход сочетает ограниченные сроки и краткие описания подхода "Флора" с генетическими анализами и полевыми работами монографий, позволяя быстро, но точно выявлять виды. Ключевым моментом является заимствование существующих материалов, таких как рисунки и генетические анализы, из предыдущих исследований, чтобы избежать дублирования работы.

Получив годичное финансирование от программы Syntax Совета по исследованиям Великобритании, команда доктора Шотланда провела пилотное исследование, чтобы создать фундаментальную монографию для рода Convolvulus (вьюнок) — первое глобальное исследование этого рода. Метод сработал: за 12 месяцев они признали 190 видов, включая 4 новых. «Мы показали, что можем обнаруживать виды, которые ускользали от внимания в прошлом», — объясняет доктор Шотланд.

Это помогло им получить более крупный грант от Leverhulme Trust для трехлетнего исследования рода Ipomoea (ипомея), к которому относится и батат. Взяв 1500 образцов со всего мира, они секвенировали ДНК, чтобы идентифицировать ключевые гены для построения генетического древа видов. Используя эти данные, они смогли опровергнуть или подтвердить существующие концепции видов, в процессе выявив 18 новых видов и подтвердив существование 102 отдельных видов этого рода только в одной стране (с многими другими, ожидающими описания из других регионов). Затем они смогли сфотографировать и создать детальные линейные рисунки для вновь обнаруженных видов, опубликовав фундаментальные монографии в журнале Kew Bulletin в сентябре этого года.

По мнению доктора Шотланда, в будущем мы, вероятно, будем видеть больше видов, идентифицированных таким образом. «Мы, вероятно, наблюдаем конец традиционного подхода к ботанической таксономии, — объясняет он. — Именно поэтому мы пытаемся заниматься таксономией эффективно по времени, умным способом и в масштабе, который действительно впечатляет».