Новый инструмент использует интерактивную базу данных географической и генетической информации, чтобы помочь властям быстро определить, где конфискованные бивни африканских слонов были изначально браконьерами.
Разработанный международной группой исследователей Loxodonta Localizer сопоставляет генетические последовательности сваренной слоновой кости с теми, которые хранятся в базе данных. Он основан на генетической информации из небольшого участка митохондриальной ДНК с высокой вариабельностью африканских слонов.
Работа опубликована в Journal of Heredity.
Митохондриальная ДНК передается потомству только от самок. Это делает его очень полезным для отслеживания слонов, поскольку стада имеют матрилинейную связь, а самки не рассеиваются, сказал профессор зоотехники Университета Иллинойса Альфред Рока, руководивший разработкой нового инструмента.
«Самки выгоняют самцов из стада в период полового созревания, и самцы должны уйти сами по себе», - сказал Рока. «Самки остаются со стадом, и это стадо имеет тенденцию оставаться в определенных местах». Roca является филиалом Института геномной биологии Карла Р. Вёзе в Иллинойсе.
«Незаконная охота представляет собой серьезную угрозу для слонов Африки, поскольку браконьеры убивают больше слонов, чем умирают по естественным причинам», - написали исследователи в статье, описывающей онлайн-инструмент. В период с 2006 по 2016 год количество африканских слонов сократилось примерно на 110 000, а уровень браконьерства растет с 2008 года. Сегодня осталось около 415 000 африканских слонов.
Недавний анализ показал, что популяция слонов в 73 местах, где, как считается, находится половина африканских слонов, составляет менее 25% от того, что было бы, если бы браконьерство не происходило.
Существующие подходы к определению источника конфискованных бивней слонов включают использование нескольких генетических маркеров из ядерной ДНК, унаследованной от обоих родителей. Ядерная ДНК может помочь идентифицировать отдельных слонов. Но определение географического происхождения слона с помощью ядерной ДНК - сложная задача, требующая дополнительных генетических данных и статистического моделирования, - сказал Рока.
«Если вы посмотрите на ядерные гены, то увидите, что между Центральной Африкой очень мало различий; все лесные слоны выглядят почти одинаково», - сказал он. «Но если вы посмотрите на митохондриальную ДНК, вы увидите эти региональные группы».
Вариабельная область митохондриальной ДНК содержит более поздние мутации, чем другие части генома, и поэтому обеспечивает запись недавних генетических изменений между группами. Это делает его идеальным инструментом для различения популяций слонов.
«Слоновая кость содержит небольшое количество ДНК», - сказал он. «Он мертв, но клетки встроены в кость». По словам Рока, секвенирование по Сэнгеру, метод секвенирования небольшого участка митохондриальной ДНК, дешев и прост в применении.
«По большей части любой может создать последовательность Сэнгера в любой точке мира», - сказал он. «Вы можете получить результат в течение шести дней с одним этим генетическим маркером».
Loxodonta Localizer содержит последовательности митохондриальной ДНК более чем 1 900 африканских лесных и саванных слонов. Последовательности были составлены из ранее опубликованных исследований африканских слонов. Кай Чжао, который был аспирантом в лаборатории Roca, разработал программное обеспечение. Кори Грин, технический специалист, провел почти год, проверяя данные и удостоверяясь, что географические местоположения и последовательности совпадают в базе данных.
Исследователи протестировали Loxodonta Localizer с последовательностями митохондриальной ДНК из слоновой кости, изъятой в Малайзии в 2012 году. Слоновая кость уже была независимо проанализирована и определена географическое происхождение на основе маркеров ядерной ДНК. По словам Рока, обе оценки совпали, но новое программное обеспечение позволило проводить анализ быстрее и дешевле. Это также дало более точную географическую картину происхождения бивней, поскольку изъятия включали относительно редкие последовательности митохондриальной ДНК, указывающие на одни и те же географические регионы.
Возможность определить источник браконьерской слоновой кости в течение нескольких дней после ее обнаружения может ускорить реагирование на браконьерство в новых или неожиданных районах, сказал Рока. Эта информация может связать отдельных контрабандистов с более широкими контрабандными сетями, поскольку инструмент также может быстро указать следователям на бивни, которые будут наиболее полезными для более полной последовательности - например, чтобы установить, принадлежат ли два бивня в разных партиях одному и тому же слону.
Исследователи надеются, что ученые со всего африканского континента начнут секвенировать своих слонов и добавлять их в базу данных.
«Прямо сейчас, я считаю, что у нас есть примерно один из каждых 200 слонов в Африке, включенных в базу данных», - сказал Рока. «Что нам действительно нужно, так это больше образцов из большего количества мест, чтобы база данных содержала как можно больше редких, но географически информативных последовательностей».
Фонд сохранения африканских слонов Службы охраны рыбных ресурсов и дикой природы США, природоохранная группа, известная как TRAFFIC, Государственный департамент США и Агентство США по международному развитию поддержали эту работу.