Новая система отбора проб фрагментов ДНК морских организмов, дрейфующих в океане, призвана создать новые возможности для исследований биоразнообразия и способов поддержки природоохранной деятельности.
За последнее десятилетие исследователи биоразнообразия все чаще использовали последовательности ДНК, извлеченные из образцов окружающей среды, таких как почва, морская и пресная вода, и даже атмосферная ДНК (eDNA) - для идентификации организмов, присутствующих в огромном диапазоне места обитания.
Секвенирование этих крошечных следов ДНК оказалось мощным методом обнаружения неуловимых видов, которые лишь изредка можно наблюдать непосредственно или на ранней стадии жизни, когда их может быть трудно идентифицировать, что произвело революцию в обнаружении и мониторинге биоразнообразия.
Исследователи из Университета Лидса и Университета Милана-Бикокка в Италии разработали новый инновационный подход к сбору образцов морской эДНК, который обещает открыть новые возможности для мониторинга биоразнообразия в удаленных прибрежных районах океана.
Команда разработала новую систему для простого отбора проб, которую можно использовать с океанских паромов и других коммерческих судов, таких как контейнеровозы, что позволяет использовать глобальный коммерческий флот для мониторинга морского биоразнообразия.
Хотя секвенирование ДНК с каждым годом становится все более рентабельным, самой большой проблемой часто является сбор образцов на больших географических территориях, необходимых для масштабирования этих новых методов мониторинга до глобального охвата.
Отбор образцов морской эДНК вдали от суши обычно зависит от доступа к специализированным исследовательским судам, которые сложны и дороги в эксплуатации. Эти логистические ограничения ограничивают географический охват и частоту исследований, препятствуя расширению крупномасштабных исследований eDNA.
Новая система не требует развертывания сложного оборудования с корабля; вода собирается из системы охлаждения двигателя с помощью простого аппарата и может быть выполнена неспециалистами. Поскольку коммерческие суда регулярно пересекают отдаленные уголки большей части Мирового океана, они могут предоставить почти безграничные возможности для сбора проб для участия в программах мониторинга биоразнообразия.
Команда сотрудничала с компанией Corsica-Sardinia Ferries, которая поддерживает долгосрочную программу визуального наблюдения за китообразными, проводимую ISPRA (Итальянский институт охраны окружающей среды и исследований; также партнер в текущем исследовании), чтобы проверить системы на пути между Ливорно в Тоскане и Гольфо-Аранчи на Сардинии.
Результаты показали, что образцы, собранные на пароме, содержали следы ДНК всех частей экосистемы позвоночных, начиная от мелкой хищной рыбы в основании пищевой цепи, такой как анчоусы и сардины, и заканчивая мелкими и крупными хищными рыбами. таких как тунец и рыба-меч, вплоть до дельфинов и океанских гигантов, включая плавников и кашалотов.
Соавтор Д-р Саймон Гудман из Школы биологии Университета Лидса является соавтором отчета, опубликованного в Frontiers in Marine Science.
Он сказал: «Когда мы впервые начали копаться в результатах секвенирования, я был поражен тем, насколько хорошо они уловили структуру экосистемы позвоночных».
"Это действительно впечатляющий результат, подчеркивающий способность eDNA выявлять мелкие экологические вариации."
Один из руководителей исследования, доктор Елена Вальсекки из Департамента наук об окружающей среде и науках о Земле Миланского университета Бикокка, сказала: «Эта инновационная методология, применяемая к ДНК окружающей среды, позволяет нам создать своего рода CAT (компьютеризированную аксиальная томография) сканирование моря.
"Далее мы будем сканировать несколько паромных маршрутов в Средиземном море, чтобы создать "изображение" высокого разрешения о состоянии биоразнообразия в наших морях."
В целом была обнаружена эДНК 100 уникальных видов позвоночных, при этом видовой состав оказался хорошим соответствием составу, известному из Средиземноморья с помощью обычных методов исследования.
Кроме того, команда обнаружила мелкие вариации в встречаемости видов, связанные с факторами окружающей среды, например, относительное обилие последовательностей анчоусов и сардин коррелирует с различной температурой воды, которую виды, как известно, предпочитают для нереста.
Последовательности глубоководных видов, таких как рыба-фонарь, были более частыми ночью для некоторых образцов, что соответствует ежедневным вертикальным миграциям через толщу воды, которые, как известно, совершают такие батипелагические виды.