Влияние условий среды на анализ ДНК из воды

Анализ экологической ДНК (eDNA) позволяет обнаруживать водные организмы без их отлова. Впервые команда из Технического университета Мюнхена (TUM) систематически исследовала влияние различных факторов среды на анализ eDNA. Это важный шаг к стандартизации метода для мониторинга водоёмов.

Молекулярный анализ позволяет обнаружить ДНК, которую животные выделяют в водную среду (eDNA). Однако метод работает неодинаково во всех водоёмах, что, вероятно, зависит от местных условий, таких как органические и неорганические компоненты воды или течение. До сих пор почти не изучалось, насколько сильно отдельные факторы влияют на анализ.

Доктора Бернхард Штёкле и Себастьян Беггель из TUM в лабораторном эксперименте исследовали влияние широкого спектра факторов на анализ eDNA. Идея эксперимента возникла после предыдущего исследования eDNA на местном виде моллюсков.

В системной лабораторной установке в аквариумах содержали рыб инвазивного вида — бычка-кругляка (Neogobius melanostomus) — в разной плотности, при различных условиях течения, с осадком и без. Через определённое время рыб удаляли из воды.

Затем исследователи в течение шести дней регулярно брали пробы воды, чтобы оценить эффективность анализа eDNA во времени. Кроме того, в воду добавляли несколько веществ, потенциально мешающих молекулярному анализу и встречающихся в природных экосистемах: водоросли, гуминовые вещества и неорганические взвешенные частицы.

«Это особенно важно, иначе мы не сможем применить выводы к полевым исследованиям eDNA», — пояснил Бернхард Штёкле. Чтобы выяснить, какие факторы влияют сильнее всего, исследователи сравнили результаты анализов eDNA всех проб воды.

Степень влияния факторов меняется со временем

Оценка эксперимента показала, что в течение всего его срока условия течения, наличие или отсутствие осадка и плотность рыб влияли на анализ только в комбинации друг с другом. С другой стороны, степень влияния факторов сильно менялась со временем.

Из добавленных ингибиторов больше всего мешали анализу органические вещества (гуминовые). Они часто полностью препятствовали успешному применению метода. ДНК удавалось обнаружить только в 41% исследованных проб. Водоросли оказывали сопоставимый, хотя и менее выраженный эффект.

«Наши результаты ясно показывают, насколько важно учитывать условия среды при проведении анализов eDNA, чтобы правильно интерпретировать данные», — сказал Бернхард Штёкле.

На основе результатов эксперимента можно сделать вывод, что специфические условия среды сильно мешают опытам с экологической ДНК, в некоторых случаях затрудняя или делая невозможным обнаружение видов.