Ученые научились извлекать ДНК из воздуха, чтобы отслеживать исчезающих животных

Ученые теперь могут собирать и анализировать ДНК, взятую из воздуха. Используемые для этого новые революционные методы могут изменить способы изучения и защиты исчезающих животных и природных экосистем.

Две группы исследователей, работающие независимо друг от друга, одна из которых базируется в Дании, а другая в Великобритании и Канаде, проверили, можно ли использовать ДНК из воздуха для обнаружения различных видов животных, собрав образцы в зоопарке Копенгагена в Дании и зоопарке Хамертона в Великобритании.

Все живые организмы, включая человека, выделяют генетический материал, известный как эДНК (экологическая ДНК), в окружающую среду при выделении отходов, кровотечении, сбрасывании кожи или меха.

В последние годы ученые, занимающиеся охраной природы, секвенировали эДНК, находящуюся в воде, чтобы отслеживать некоторые виды, например, популяцию большого гребенчатого тритона в Великобритании.

Однако мониторинг эДНК, переносимой по воздуху, представляет собой более сложную задачу, поскольку в воздухе она более разбавлена, чем в воде.

Хотя обе исследовательские группы использовали разные методы для фильтрации ДНК из воздуха, обе успешно идентифицировали животных, скрывающихся поблизости — внутри зоопарка и за его пределами.

Их работа была опубликована 6 января в журнале Current Biology в виде двух доказательных исследований.

Команда, работавшая в зоопарке Хамертон, смогла идентифицировать ДНК 25 различных видов животных, включая тигров, лемуров и динго, сказала ведущий автор исследования из Великобритании Элизабет Клэр, доцент Йоркского университета в Канаде и бывший старший преподаватель Лондонского университета королевы Марии.

"Мы даже смогли собрать эДНК животных, которые находились на расстоянии сотен метров от места проведения тестов… и даже снаружи герметичных зданий. Животные были внутри, но их ДНК улетучивалась наружу", - сказал Клэр в пресс-релизе.

Команда из Копенгагена смогла обнаружить 49 видов позвоночных, включая 30 млекопитающих.

"Мы были поражены, когда увидели результаты", - сказала в заявлении Кристин Боманн, доцент из Института Глобуса при Копенгагенском университете и ведущий автор датского исследования.

"Всего в 40 образцах мы обнаружили 49 видов млекопитающих, птиц, земноводных, рептилий и рыб, - сказала Боманн. - В «Доме тропического леса» (в зоопарке Копенгагена) мы обнаружили даже следы гуппи в пруду, двупалого ленивца и удава. При отборе проб воздуха только на одной открытой площадке мы обнаружили многих животных, имеющих доступ к открытым вольерам в этой части зоопарка, например кеа, страуса и носорога".

Команда из Копенгагена использовала вентилятор для всасывания воздуха из зоопарка и его окрестностей, который может содержать генетический материал, выделяемый при дыхании, из слюны или меха и плавать в воздухе.

Затем воздух фильтровался, ДНК извлекалась и копировалась перед секвенированием. После обработки последовательности ДНК сравнивались с базой данных для определения вида животного.

Обе команды также обнаружили присутствие животных, не живущих в зоопарках. Они идентифицировали животных, живущих в прилегающих районах, в том числе евразийского ежа, находящегося под угрозой исчезновения в Великобритании, который был обнаружен за пределами зоопарка Хамертона, а водяная полевка и рыжая белка были найдены вокруг зоопарка Копенгагена.

Хотя исследователи заявили, что плотность животных в вольерах зоопарка, возможно, искусственно увеличила вероятность их обнаружения, они считают, что этот метод может повлиять на то, как ученые наносят на карту виды, потенциально устраняя необходимость в камерах-ловушках, личном наблюдении и интенсивной полевой работе.

"Неинвазивный характер этого подхода делает его особенно ценным для наблюдения за уязвимыми или находящимися под угрозой исчезновения видами, а также видами, обитающими в труднодоступных местах, таких как пещеры и норы. Животные не обязательно должны быть видимыми, чтобы мы знали об их присутствии, если мы можем взять следы их ДНК буквально из воздуха", - говорится в заявлении Клэр.

"Отбор проб воздуха может произвести революцию в наземном биомониторинге и предоставить новые возможности для отслеживания состава сообществ животных, а также для обнаружения вторжения в ареал обитания неместных видов".

Методы, использующие эДНК из других сред, уже оказали значительное влияние на научные исследования. Археологи используют эДНК, найденную в пещерной грязи, для понимания популяций древних людей, а эДНК из кернов арктической земли показала, где бродили мамонты и другие животные ледникового периода.

Аналогичные методы также используются для отбора образцов эДНК в сточных водах для обнаружения и отслеживания Covid-19 в человеческих популяциях.

_________________

ЗАИНТЕРЕСОВАЛ МАТЕРИАЛ?

Подписаться на ежеденельную рассылку в  Telegram с акциями и подарками!

Удобнее электронная почта? Подписаться на ежемесячную e-mail рассылку