Исследователи из Окинавского института науки и технологий, Высшего университета (OIST), Токийского университета и Научного центра окружающей среды префектуры Окинава разработали инструмент, который может определять разнообразие твердых кораллов на рифе путем анализа ДНК в образце морской воды. Как сообщается в журнале Frontiers in Marine Science, этот новый мощный инструмент прокладывает путь к более точному и доступному мониторингу коралловых рифов - шаг вперед в сохранении и восстановлении коралловых рифов во всем мире.
"Коралловые рифы очень важны," объяснил доктор. Коки Нисицудзи, штатный научный сотрудник отдела морской геномики OIST. «Они не только невероятно разнообразны и содержат около четверти всех морских обитателей, но и защищают береговые линии от штормов и эрозии, а также обеспечивают продовольствием и доходом миллионы людей во всем мире. Но из-за глобального потепления кораллы умирают, а рифы, исчезающие. Мы хотим восстановить кораллы вокруг Окинавы и за ее пределами. Для этого мы должны понять разнообразие кораллов. Этот новый инструмент - очень точный и простой способ определить такое разнообразие."
Обычно исследователи погружались на место и записывали различные типы кораллов, которые они наблюдали, и регулярно возвращались, чтобы зафиксировать изменения. Это не только отнимало много времени, но и требовало специальных знаний - разные группы кораллов могут выглядеть очень похожими и, таким образом, маскировать лежащее в их основе филогенетическое разнообразие. С другой стороны, две особи одного и того же вида могут выглядеть очень по-разному, иметь разные цвета и размеры, что еще больше усугубляет путаницу.
В этом исследовании исследователи избавились от необходимости непосредственного наблюдения за кораллом, разработав мощный инструмент идентификации в виде праймера - короткой последовательности ДНК. Этот праймер состоит из последовательности, которая почти идентична для 36 различных родов твердых, или склерактиниевых, кораллов, что позволяет идентифицировать любой коралл внутри этих родов только по их ДНК.
Для тестирования этого праймера были отобраны образцы с трех отдельных участков рифа на Окинаве, Япония. Хотя на первый взгляд образцы морской воды могут показаться лишенными полезного материала, на самом деле они содержат массу генетической информации, которая может выявить, что присутствует в окружающем океане, посредством анализа ДНК окружающей среды (eDNA) - ДНК организма, обнаруженного в его местная среда. Для кораллов это влечет за собой ДНК, инкапсулированную в слизь, которую они выбрасывают в морскую воду.
Исследователи использовали свой праймер для извлечения всей эДНК склерактиниевых кораллов из образцов. Затем они сделали миллионы копий каждого фрагмента выделенной ДНК, что означало, что даже самый маленький фрагмент ДНК был амплифицирован, что позволило секвенировать и анализировать его..
Анализ показал, что можно идентифицировать разные роды кораллов. Более того, исследователи смогли идентифицировать каждый риф только по электронной ДНК. Две из этих областей находились на расстоянии всего 730 м друг от друга, что позволяет предположить, что содержание эДНК и коралловые сообщества могут варьироваться в пределах одного километра.
Когда они сравнили свои результаты с результатами, полученными с помощью обычного метода визуальной идентификации, исследователи обнаружили очень небольшую разницу между ними, предполагая, что каждый из них был таким же точным, как и другой, но метод эДНК был быстрее и требовал менее специализированного знания.
«Этот метод эДНК использовался в нескольких предыдущих исследованиях кораллов, но они менее специфичны для кораллов или ограничены определенными видами кораллов», - прокомментировал доктор Нисицудзи. «Важной частью этого исследования является разработанный нами праймер, который может идентифицировать 26 различных родов с использованием образцов, которые мы использовали, и потенциально может идентифицировать больше. Мы продолжим совершенствовать наш инструмент, чтобы приблизиться к идентификации на уровне видов, чтобы мы могли узнать, что именно присутствует на каждом рифе и что нужно сделать, чтобы сохранить это разнообразие."