Секвенирование ДНК из неинвазивно собранной шерсти расширяет возможности генетики в охране природы

ДНК долгое время служила источником информации для сохранения биоразнообразия, помогая восстанавливать историю видов, оценивать их текущее состояние и планировать стратегии защиты. Новое исследование показывает, что теперь учёные могут получить полный геном труднодоступных видов, не контактируя с ними напрямую, что открывает область консервационной геномики для неинвазивных методов сбора образцов.

Изучение исчезающих и скрытных видов часто осложнено их редкостью и труднодоступностью. Генетики обычно полагаются на неинвазивные источники ДНК: шерсть, перья или экскременты. До сих пор эти подходы позволяли получать информацию лишь по ограниченному числу маркеров в геноме. Однако технологии секвенирования нового поколения (NGS) теперь дают возможность собирать огромные массивы генетических данных в масштабе целых геномов, но их применение для исчезающих видов часто ограничено. Для NGS обычно требуются высокое качество и большое количество исходной ДНК, выделенной из свежих тканей или крови. Получить такой материал от человека просто — достаточно мазка со щеки. Но для, например, редкой и скрытной амурской пантеры это невозможно. В таких случаях учёные вынуждены использовать неинвазивные источники ДНК, которые обычно дают материал низкого качества и в малом количестве.

Новое исследование, опубликованное в журнале с открытым доступом PeerJ учёными из Университета Британской Колумбии (UBC) и компании SNPsaurus LLC, демонстрирует, что неинвазивный сбор образцов, необходимый для многих природоохранных исследований, теперь совместим с минимальными требованиями для применения технологий NGS. Это позволит расширить область консервационной генетики в эпоху геномики.

«Мы смогли собрать полногеномные данные от природных популяций скрытной и чувствительной к климату американской пищухи в масштабах, немыслимых всего несколько лет назад», — говорит доктор Майкл Руселло, доцент UBC и руководитель исследования. Инновационный подход к сбору данных, разработанный докторами Эриком Джонсоном и Полом Эттером из SNPsaurus LLC, позволил проанализировать почти 10 000 вариабельных участков в геноме американской пищухи, используя в некоторых случаях всего 1 нанограмм (одну миллиардную грамма) исходной ДНК, выделенной из шерсти. «Расширение охвата генома при изучении видов, вызывающих опасения, даёт огромные преимущества. Это значительно улучшает наши выводы о ключевых генетических характеристиках популяций и открывает новые направления для исследований, например, потенциальную идентификацию тех участков генома, которые участвуют в способности организмов адаптироваться к изменяющейся среде», — добавляет доктор Руселло. Применение NGS к неинвазивно собранным образцам сопряжено с трудностями, но их можно преодолеть с помощью ряда тщательных мер, указанных авторами.

В эпоху, когда глобальное биоразнообразие продолжает сокращаться темпами, соответствующими массовому вымиранию, учёные и специалисты по охране природы теперь могут добавить геномику в свой инструментарий для документирования и попыток обратить эту тенденцию вспять.