Биомониторинг на основе ДНК опирается на видоспецифические сегменты ДНК организмов для их таксономической идентификации и быстро развивается для мониторинга сообществ беспозвоночных в различных экосистемах. Используемые аналитические подходы варьируются от обнаружения отдельных видов до анализа объемных проб окружающей среды, что в значительной степени зависит от направленности сбора данных. Однако для пресноводных систем часто не учитывается оптимальный тип пробы для максимального обнаружения макробеспозвоночных.
Экология, стадия жизни и предпочитаемая среда обитания (т. е. придонная или водная толща) макробеспозвоночных в конечном итоге влияют на скорость обнаружения ДНК в зависимости от выбранного подхода к отбору проб. Данные биомониторинга на основе ДНК, собранные для пресноводных макробеспозвоночных, часто фокусируются на обнаружении групп биоиндикаторов Ephemeroptera (подёнки), Plecoptera (веснянки), Trichoptera (ручейники) и Odonata (стрекозы и стрекозы), чтобы сделать вывод о состоянии здоровья пресноводных систем.
На личиночной стадии эти макробеспозвоночные, обычно называемые ЭПТО, занимают бентос в реках, озерах, прудах и водно-болотных угодьях. Учитывая это, образцы воды были предложены в качестве суррогатного источника ДНК макробеспозвоночных, несмотря на отсутствие понимания того, обеспечивает ли вода достаточное таксономическое восстановление макробеспозвоночных, особенно групп EPTO.
Чтобы решить эту проблему, недавнее сотрудничество между лабораторией Hajibabaei (Центр геномики биоразнообразия, Университет Гвельфа) и учеными из Министерства окружающей среды и изменения климата Канады привело к публикации в PLOS One статьи, посвященной изучению восстановления макробеспозвоночных, в частности EPTO., на мелководных водно-болотных угодьях путем сравнения соответствующих образцов ДНК воды и объемной ткани.
В целом, они обнаружили, что очень мало таксонов было общим для проб бентоса и воды, при этом гораздо большее количество таксонов макробеспозвоночных, извлеченных из бентоса. В частности, группы EPTO были тесно связаны с пробами объемного бентоса, при этом ограниченные семейства EPTO были обнаружены во всех соответствующих пробах воды.
«Эта нетронутая система изучения водно-болотных угодий отлично подходит для сравнения относительного обнаружения этих таксонов без влияния потока воды», - сказал ведущий автор исследования профессор Мехрдад Хаджибабаи. Исследование показывает, как выбор образца является решающим фактором для комплексной оценки общего биоразнообразия макробеспозвоночных. «Это исследование жизненно важно для информирования крупномасштабных проектов, таких как STREAM, где в настоящее время создается большой объем данных о бентических макробеспозвоночных с использованием стандартизированной методологии на основе ДНК».
«Возможность обнаружения видов является важным фактором при разработке программ биомониторинга», - сказал д-р. Дональд Бэрд, соавтор и научный сотрудник Канадского управления водных наук и технологий по вопросам окружающей среды и изменения климата. «Наше исследование ясно показывает, что для получения доступа к образцам ДНК макробеспозвоночных вода не может заменить массовый сбор организмов, поскольку большинство критических таксонов-индикаторов просто не обнаруживаются, когда мы знаем, что они присутствуют».
Устранение ложных отрицательных и положительных результатов имеет решающее значение для создания высококачественных исходных данных для определения состояния здоровья канадских водоразделов. «Необходима согласованность данных биомониторинга при оценке общего биоразнообразия, а пробы объемного бентоса обеспечивают достаточный таксономический охват, который является одновременно рентабельным и эффективным», - говорит доктор Хлоя Робинсон, соавтор и руководитель проекта STREAM.
В этом исследовании подчеркивается критический характер выбора репрезентативных методов отбора проб для максимизации захвата ДНК из целевых организмов, избегая разбавления разнообразия, чтобы можно было принимать обоснованные решения относительно здоровья пресноводных ресурсов.