Случайный сбор ДНК с помощью датчиков воздуха может произвести революцию в отслеживании дикой природы

Вы также можете найти этого автора в PubMed Google Scholar.

У вас есть полный доступ к этой статье через ваше учреждение.

Станция мониторинга качества воздуха в Лодоне находится недалеко от оленьего парка, поэтому она улавливает в своих фильтрах ДНК таких видов, как лань (Dama dama). Автор фото: Роберт Нелл

Ученые, возможно, смогут следить за мировой флорой и фауной, анализируя ДНК, летающую в воздухе. К такому выводу пришло исследование, опубликованное 5 июня в журнале Current Biology1, в котором команда определила более 180 типов организмов, включая растения, грибы, насекомых и животных, используя ДНК, захваченную фильтрами со станций мониторинга загрязнения воздуха. Исследователи говорят, что из-за повсеместного распространения таких станций этот метод может изменить мониторинг биоразнообразия на Земле и, возможно, даже позволит обнаруживать редкие виды.

Глобальное биоразнообразие резко сокращается: по некоторым оценкам, с 1970 года популяция диких животных сократилась на 69%. Ученым сложно отслеживать изменения в экосистемах и темпы сокращения видов, потому что им не хватает инфраструктуры для измерения биоразнообразия в больших масштабах. Обычно исследователи или волонтеры-природоохранные организации наблюдают за несколькими наземными видами в небольших регионах, используя трудоемкие методы, такие как видеонаблюдение, личное наблюдение и изучение следов, включая следы и фекалии. В больших масштабах возможны только очень общие измерения, такие как оценка лесного покрова.

Источник: Реф. 1

Но ДНК окружающей среды (eDNA) — небольшие количества генетического материала, выделяемого живыми существами — которая собирается автоматически с помощью сетей отслеживания загрязнения воздуха, может помочь решить эту проблему, говорит Элизабет Клэр, молекулярный эколог из Йоркского университета в Торонто, Канада, и руководитель автор исследования.

Ученые уже около 20 лет собирают и секвенируют эДНК из образцов почвы и воды, чтобы отслеживать редкие или находящиеся под угрозой исчезновения виды, такие как большой хохлатый тритон (Triturus cristatus) в Великобритании и гульдовы зяблики (Erythrura gouldiae) в Австралии. Регулирующие органы использовали электронную ДНК для обнаружения инвазивных видов; например, Служба охраны рыболовства и дикой природы США использует его для наблюдения за толстолобиком (Hypophthalmichthys molitrix) в системе Великих озер. Но только в прошлом году ученые, в том числе Клэр, сообщили, что эДНК можно извлекать из проб воздуха и использовать для изучения земного биоразнообразия2. ДНК, вероятно, происходит из клеток, выделяемых организмами, говорят исследователи.

В ходе последнего исследования Клэр и ее коллеги провели пилотное исследование, в ходе которого они получили доступ к существующим в Великобритании станциям мониторинга качества воздуха в Лондоне и недалеко от Эдинбурга, чтобы выяснить, смогут ли они улавливать переносимую по воздуху эДНК из местной флоры и фауны. Оба предназначены для мониторинга загрязнителей атмосферы, таких как свинец, в твердых частицах, которые попадают в фильтры устройств. Станция в Эдинбурге является частью общебританской сети, частично управляемой Национальной физической лабораторией (NPL) в Теддингтоне.

Служба охраны рыбы и дикой природы США использует электронную ДНК для мониторинга толстолобика (Hypophthalmichthys molitrix), инвазивного вида. Автор фото: Джейсон Линдси/Алами

Исследователи установили лондонскую станцию, расположенную рядом с оленьим парком, для отбора проб в течение различных интервалов времени, от одного часа до одной недели, что позволило им проверить, важно ли время отбора проб. Они также выяснили, как долго могут храниться образцы, проанализировав фильтры эдинбургской станции, которые собирали ДНК в течение недели, а затем хранили ее в течение восьми месяцев.

Исследовательская группа, в которую входили ученые из НПЛ, извлекла и секвенировала эДНК из четверти каждого фильтра. Затем ученые сравнили последовательности с последовательностями, доступными в базах данных ДНК, таких как GenBank, управляемый Национальными институтами здравоохранения США.

Исследователи были удивлены, обнаружив на фильтрах ДНК столь многих групп организмов. В их число вошли 34 вида птиц, таких как крапивники (Troglodytes troglodytes) и большие синицы (Parus major), а также ясени (рода Fraximus), крапива (рода Soleirolia) и патогенные грибы Septoriella (см. «Ведение учета»). по таксонам»).