Так же, как люди оставляют ДНК в местах, где мы живем, водные животные оставляют ДНК в толще воды. В статье, опубликованной 3 июня в журнале Current Biology, ученые сообщают, что губки, которые могут ежедневно фильтровать 10 000 литров воды, улавливают ДНК в своих тканях во время фильтрования. Это экспериментальное исследование выявило ДНК рыб, тюленей и пингвинов в губках из Антарктики и Средиземноморья, демонстрируя, что губки можно использовать для мониторинга биоразнообразия.
«Губки - идеальные объекты для отбора проб, потому что их можно найти повсюду и в каждой водной среде обитания, включая пресную воду», - говорит Стефано Мариани, морской эколог и популяционный генетик из Солфордского университета.«Кроме того, они не очень избирательные фильтраторы, они не убегают и не травмируются при отборе проб - вы можете просто взять кусочек, и они прекрасно регенерируют».
Кроме того, авторы обнаружили, что присутствие ДНК губки не мешало их способности идентифицировать ДНК других видов, попавших в ее ткани. Вместо этого они обнаружили, что, используя определенный ДНК-праймер, который представляет собой короткую последовательность нуклеиновой кислоты, которая исследует ДНК определенных организмов, они могут выборочно амплифицировать ДНК позвоночных, избегая амплификации ДНК самой губки.
Используя этот процесс в тандеме с метабаркодированием, которое сортирует беспорядочную смесь ДНК из образца ткани в различимые видоспецифичные стопки, Мариани и его команда смогли идентифицировать 31 таксон. В основном идентифицированные виды были рыбами, но один образец губки из Антарктиды включал ДНК тюленей Уэдделла и антарктических пингвинов. Позднее было установлено, что образец находится недалеко от берега гнездовой колонии пингвинов.«Это была действительно захватывающая находка, и она имеет большой смысл, - говорит Мариани, - потому что пингвины будут много находиться в воде и на суше, есть, плавать и какать».
В настоящее время разрабатываются машины с большими возможностями отбора проб воды, которые позволят ученым брать образцы ДНК из воды, но авторы считают, что использование природного пробоотборника может быть столь же эффективным. Поскольку ДНК, обнаруженная в воде, чрезвычайно разбавлена, она должна пройти тщательную фильтрацию, но с фильтрацией, предупреждает Мариани, возникает опасность загрязнения ДНК. Кроме того, сохранение образцов воды может привести к деградации ДНК. Губчатая ткань, однако, уже отфильтровала воду, что значительно сократило как время обработки, так и риск загрязнения.
Кроме того, ввоз машин в некоторые регионы может быть нецелесообразным и может быть слишком разрушительным для хрупких экосистем. «Если вы хотите изучить вымирающий вид рыбы-пилы или ламантина в мангровом лесу в Мозамбике, вы не сможете отправиться туда с массивными роботами. Вы должны использовать очень низкотехнологичный подход», - говорит Мариани.
Двигаясь вперед, авторы хотели бы исследовать способность других животных действовать в качестве образцов ДНК, особенно в открытых водах, где губки либо редки, либо недоступны для людей для взятия образцов. Мариани предполагает, что другие организмы, такие как медузы или сальпы, которые также просеивают воду, но плавают в толще воды, могут быть более доступными в открытом океане.
В конечном счете, цель авторов состоит в том, чтобы улучшить методы сбора ДНК из окружающей среды, чтобы лучше отслеживать биоразнообразие в районах, которые могут быть непригодны для других методов. Однако определение того, являются ли губки более эффективными в улавливании биоразнообразия местности по сравнению с ранее существовавшими методами, потребует дальнейших исследований, но авторы говорят, что эта статья - первый шаг к ответу на этот вопрос. «Я надеюсь, что этот метод окажется полезным», - говорит Мариани. «Это квинтэссенция экологически чистого инструмента оценки биоразнообразия."
Авторы выражают благодарность за поддержку британского гранта NERC.