Диатомовые водоросли представляют собой группу одноклеточных водорослей, особенно чувствительных к изменениям, влияющим на их водную среду. Вот почему они используются в качестве биоиндикаторов для биологического мониторинга качества воды. Однако их микроскопическая идентификация в речных пробах требует много времени и навыков. Биологам из Женевского университета (UNIGE), Швейцария, удалось установить индекс качества воды, основанный исключительно на последовательностях ДНК диатомовых водорослей, присутствующих в образцах, без необходимости визуально идентифицировать каждый вид. Это исследование, опубликованное в журнале Molecular Ecology Resources, представляет собой революционный инструмент для параллельной обработки очень большого количества образцов, позволяющий охватить широкий охват отслеживаемых участков за меньшее время и с меньшими затратами.
Степень загрязнения рек в результате деятельности человека оценивается с помощью различных биотических индексов. Последние отражают экологический статус реки по количеству и разнообразию организмов, выбранных в качестве биоиндикаторов, в силу их экологических предпочтений и устойчивости к загрязнению. Это относится к диатомовым водорослям, состоящим из одной клетки, окруженной кремнеземным скелетом, рекомендованным Европейским Союзом и Швейцарией в качестве одного из идеальных биоиндикаторов для рек и озер.
Качество наших рек определяется с помощью швейцарского индекса диатомовых водорослей (DI-CH), значение которого определяет экологический статус. «Однако морфологическая идентификация различных видов, присутствующих в каждом образце, больше не отвечает потребностям быстрых и надежных мер биооценки, введенных для защиты водной среды. Вот почему мы попытались разработать новый метод», - говорит Ян Павловски, профессор. на кафедре генетики и эволюции факультета естественных наук UNIGE.
последовательности ДНК как биоиндикаторы
В сотрудничестве с Женевской службой водной экологии (SECOE) и экологическим офисом PhycoEco в Ла-Шо-де-Фон, Швейцария, исследователи проанализировали примерно 90 проб, взятых в разных реках Швейцарии, и определили их экологический статус. с помощью DI-CH. Таким образом, они создали эталонную систему для проверки разрабатываемого молекулярного индекса. Последнее основано на последовательностях ДНК, характерных для всех видов диатомовых водорослей, которые могут присутствовать в этих образцах.
Весь диапазон последовательностей ДНК, обнаруженных в каждом образце, соответствует определенному индексу качества DI-CH. Кроме того, каждая идентифицированная последовательность имеет различное распределение и обнаруживается в различных количествах от одного образца к другому. Путем интеграции всех Эти данные позволили нам рассчитать экологическую ценность каждой последовательности, не идентифицируя виды, к которым она принадлежит», - объясняет Лаура Апотелос-Перре-Жантиль, член Женевской группы и первый автор исследования.
Индивидуальный молекулярный индекс для окружающей среды
Этот подход позволяет определить качество воды, используя все эти экологические показатели. «Наша оценка была верна почти для 80% образцов, что очень обнадеживает. Увеличение количества и разнообразия образцов позволит нам откалибровать наш метод для будущих рутинных крупномасштабных анализов», - отмечает Ян Павловски.
Синхронная обработка большого количества образцов в рекордно короткие сроки и по сниженной цене - не единственное преимущество этого нового инструмента. Молекулярный индекс, разработанный биологами из UNIGE, может быть легко адаптирован к другим группам одноклеточных биоиндикаторов: основной актив для мониторинга различных типов водных экосистем.