Экологическая ДНК раскрывает биоразнообразие рек

Большинство экосистем сильно страдает от изменений среды обитания человека, изменения климата или инвазивных видов. Для их защиты необходимо знать, какие организмы в них обитают. Оценка состояния и изменений биоразнообразия — центральная задача экологии и биологии сохранения. Однако классические методы часто подходят лишь для определения части организмов, дороги и предполагают сбор самих организмов.

Учёные предложили новый подход: собирать ДНК организмов из образцов окружающей среды (почвы, воды) и определять виды по ней. Все организмы постоянно выделяют ДНК в среду (с фекалиями, частицами кожи). Эта экологическая ДНК (eDNA) секвенируется с помощью современных технологий и сопоставляется с базами данных для определения видов. "Этот совершенно новый подход может революционизировать изучение биоразнообразия", — говорит профессор Флориан Альтерматт из Университета Цюриха и Швейцарского федерального института водных наук и технологий (Eawag).

ДНК подёнок и бобров

Команда Альтерматта в Eawag (Дюбендорф) подтвердила идею на практике, собрав воду в разных точках реки Глатт (кантон Цюрих) и извлекши всю ДНК. "Мы собрали литр воды, что позволило извлечь ДНК огромного числа видов — от водных насекомых, таких как подёнки, до бобра, живущего выше по течению", — объясняет Альтерматт. ДНК тысяч организмов сравнили с традиционными оценками биоразнообразия, подтвердив, что обнаруженные организмы действительно обитают в этой среде.

В предыдущих исследованиях авторы уже показали, что реки транспортируют ДНК на несколько километров. "Это открывает совершенно новые подходы к сбору информации о разнообразии организмов в речных системах", — говорит Альтерматт. "Теперь мы можем потенциально определять биоразнообразие аналогично химическому анализу воды". Пробы содержат информацию не только о водных, но и о наземных организмах вдоль реки. Учёные получили "отпечаток" организмов целых водосборных бассейнов, демонстрируя потенциал eDNA для определения биоразнообразия всех животных — от водных насекомых до млекопитающих.

Рутинный мониторинг биоразнообразия

Исследование показывает, что благодаря уникальной сетевой структуре реки собирают и транспортируют ДНК, содержащую информацию об организмах в воде и на суше. Поскольку метод можно автоматизировать, в будущем можно будет получать данные о биоразнообразии с беспрецедентным пространственным и временным разрешением. "Я могу представить, что пробы воды, которые сейчас ежедневно или даже ежечасно берут кантональные или федеральные власти для химического анализа, можно было бы использовать и для мониторинга биоразнообразия", — предполагает Альтерматт.