Крошечные фрагменты ДНК, собранные в водах у западного побережья, позволили ученым идентифицировать больше видов морских позвоночных, чем традиционные исследования с использованием траловых сетей. Они также отражают изменения окружающей среды, такие как необычные температуры океана, которые влияют на присутствующие организмы, как показывают новые исследования..
Выводы, опубликованные в Frontiers in Marine Science, демонстрируют, что экологическая ДНК или eDNA может добавлять ценные детали к давним морским исследованиям. Они выявили присутствие важных видов, которые обычно избегают траловых сетей, таких как большие белые акулы и лосось. Исследование показало, что постоянный сбор eDNA также может помочь обнаружить изменения в окружающей среде, когда морская жизнь меняет среду обитания с изменениями в океане.
«eDNA добавляет детали, которые мы не могли бы получить никаким другим способом, и дает нам более полную картину», - сказал Коллин Дж. Клосек, научный сотрудник Центра океанических решений Стэнфордского университета. Клосек является ведущим автором статьи вместе с другими учеными из Стэнфордского университета, Калифорнийского университета в Санта-Круз и Юго-западного научного центра рыболовства NOAA.
Все более мощный генетический инструмент
Морская жизнь постоянно выбрасывает фрагменты генетического материала в окружающую воду. Методы эДНК захватывают эту ДНК из образцов воды и определяют виды, из которых она происходит. Новые методы лабораторного секвенирования помогают ученым одновременно исследовать множество образцов. Они сделали эДНК все более мощным инструментом для обнаружения ряда видов, которые прошли через воду.
На самом деле, Клосек сказал, что сбор проб воды и их архивирование могут обеспечить постоянную запись ДНК в определенном месте и в определенное время. Это позволяет ученым использовать эти данные годы спустя.
«Это больше всего помогает нам в определении распределения видов», - сказал Эллиот Хейзен, эколог-исследователь из Юго-западного научного центра рыболовства и соавтор исследования. «Благодаря быстрой выборке в беспрецедентных масштабах, как только мы поймем, что она нам говорит, мы сможем относительно быстро получить много информации о морской жизни на большой территории».
Метод не дает ответов на все вопросы. Например, текущие результаты секвенирования эДНК еще не позволяют исследователям подсчитать количество или численность каждого вида. Они не определяют возраст или размер представленных видов. Это означает, что eDNA в ближайшее время не заменит традиционный мониторинг, такой как траловые или акустические исследования.
Клосек и его коллеги работали на борту корабля NOAA Reuben Lasker в 2016 и 2017 годах. Они присоединились к исследованию NOAA Fisheries по найму морского морского окуня и оценке экосистемы, в рамках которого с 1983 года проводится оценка текущего кормового сообщества Калифорнии. Команда eDNA собрала 131 один экземпляр. -литровые пробы воды примерно в тех же местах, где на корабле развернуты траловые сети. Они собрали образцы молоди морского окуня и других кормовых видов. Наблюдатели на борту также одновременно подсчитывали количество морских млекопитающих и морских птиц, замеченных в дневное время. Затем ученые сравнили результаты.
Это было первое исследование эДНК в таком широком географическом масштабе на Западном побережье.
Идентифицировано большинство видов по эДНК Всего
В ходе траловых съемок за два года было выявлено 28 видов рыб, 11 из которых были идентифицированы только в ходе траловых съемок, а не с помощью эДНК. Сама по себе эДНК идентифицировала 65 различных морских позвоночных, как рыб, так и морских млекопитающих. Вместе эДНК и траловые исследования выявили 80 различных рыб и морских млекопитающих. Среди них были усатые киты, морские свиньи, дельфины, тюлени и морские львы, говорит Джон Филд, биолог-исследователь из Юго-Западного научного центра рыболовства.
«Анализ эДНК выявил как рыбу, так и морских млекопитающих в местах обитания, в которых мы ожидаем их найти, что дает нам большую уверенность в технологии, позволяющей предоставлять точные сведения о видах, присутствующих в экосистеме», - сказал он.. «Это может показаться простым, но это важный шаг в проверке этого мощного нового метода наблюдения за морской жизнью».
По сравнению с 2016 и 2017 годами были обнаружены различия между присутствующими организмами и их распределением. В 2016 году остатки тепла от морской волны тепла, известной как «Клякса», рассеивались. Необычные тепловодные виды были широко распространены в водах Западного побережья.
В 2017 году нормализовались условия. Количество этих необычных организмов уменьшилось, и эДНК обнаружила большие различия между морскими позвоночными, обитающими в разных районах. Эти результаты показывают, что результаты eDNA могут помочь отслеживать изменения в окружающей среде.
«У нас нет ресурсов, чтобы исследовать все вокруг, и eDNA расширяет наши возможности», - сказала Александрия Бём, профессор кафедры гражданского и экологического проектирования в Стэнфорде и старший автор нового исследования. «Теперь, когда мы знаем, что методы находятся в некотором согласии, это проверяет методы, чтобы люди чувствовали себя более уверенно, используя eDNA».