Вода из пруда раскрывает тайны тропических лягушек

В мире существует почти 7000 видов лягушек, большинство из которых обитает в тропиках. До недавнего времени для систематического изучения их распространения и отслеживания динамики популяций специалистам приходилось вести наблюдения за амфибиями — это трудоёмкая и дорогостоящая задача. Учёные из Зенкенберга предлагают более простой способ.

Их метод основан на том, что все живые существа оставляют после себя следы ДНК — так называемую экологическую ДНК (eDNA). «Когда лягушка прыгает в пруд, она теряет мельчайшие частички кожи или других тканей. Таким образом, образец воды будет содержать набор органического материала от лягушек, обитавших в этом пруду. Генетический материал лягушек можно выделить из этой смеси и сравнить с базой данных, чтобы определить присутствующие виды», — объясняет доктор Миклош Балинт из Исследовательского центра Зенкенберга по биоразнообразию и климату.

Как показало недавнее исследование Балинта и его коллег, для применения этого метода достаточно двух литров воды из пруда. Команда собрала образцы воды из пяти прудов в боливийской саванне, а затем выделила и секвенировала содержащуюся в них ДНК лягушек. В процессе исследователи обнаружили генетические следы, которые можно было отнести к 25 видам лягушек.

«Параллельно с этим методом мы также идентифицировали лягушек традиционным способом — через наблюдение и анализ их криков. Сравнение показывает, что оба метода имеют очень схожий процент успеха», — говорит доктор Мартин Янсен, герпетолог из Исследовательского института и музея природы Зенкенберга во Франкфурте.

Более того, шесть видов лягушек были идентифицированы только благодаря оставленному ими генетическому материалу. Балинт комментирует: «На основе eDNA в воде пруда мы смогли доказать присутствие видов лягушек, которых не удалось наблюдать или определить по их крикам — например, потому что они ещё находились в личиночной стадии или были представлены единичными особями. В таких случаях eDNA может дать более точную картину».

Команда провела детальный анализ затрат и показала, что для многих районов исследований в богатых видами тропических регионах инвентаризация видового разнообразия с помощью eDNA была бы более экономически эффективной. Несмотря на высокие первоначальные затраты на анализ ДНК, усилия, необходимые для надлежащего обучения экспертов и их отправки в часто очень отдалённые регионы для проведения наблюдений, непропорционально выше.

По мнению авторов исследования, eDNA, таким образом, представляет собой значительный шаг к глобальной инвентаризации биологического разнообразия. «На сегодняшний день существует очень мало всеобъемлющих научных исследований о распространении организмов. Я представляю, что мы могли бы взять образцы воды из 10 000 прудов в тропическом лесу и саванне и с помощью экологической ДНК изучить распространение лягушек с беспрецедентной на сегодняшний день детализацией», — объясняет Балинт.

Это исследование имеет большое значение, поскольку — наряду со многими другими видами растений и животных — лягушки сталкиваются с особенно высоким риском вымирания из-за глобальных изменений. Уже более трети всех видов считаются находящимися под угрозой, и эта тенденция растёт. «Однако мы сможем защитить эти виды, только если будем знать, где они обитают. Наша таксономическая экспертиза помогает нам распознавать новые виды, в то время как анализ eDNA делает более эффективной инвентаризацию уже известных видов во многих местах. Таким образом, оба метода оптимально дополняют друг друга», — заключает Янсен.