Метабаркодирование, метод массового секвенирования ДНК, позволяет отслеживать пути миграции насекомых, что является малоизученным вопросом из-за технических ограничений. Небольшой фрагмент ДНК пыльцы, которую переносят насекомые, используется в качестве штрих-кода для идентификации видов растений, которые они посещали ранее.
Это исследование, финансируемое Британским экологическим обществом, показывает, что возможно трансконтинентальное опыление, опосредованное мигрирующими насекомыми, и, следовательно, различные растения, расположенные очень далеко друг от друга, могут смешиваться.
Миграция насекомых является естественным явлением, столь же важным, сколь и неизвестным. Фактически, он был подробно изучен только у некоторых символических видов, таких как перелетная саранча и бабочка монарх. Причинами, вкратце, являются технические ограничения для изучения такого поведения.
Теперь, в исследовании, опубликованном в журнале Molecular Ecology Resources, исследователи из Institut de Biologia Evolutiva (IBE: CSIC - Universitat Pompeu Fabra), Института ботаники Польской академии наук и Автономного университета Барселоны (UAB), разработали метод, который обходит эти ограничения и поэтому позволяет легко изучать миграционные перемещения насекомых: анализ метабаркодирования ДНК пыльцы, переносимой насекомыми.
С помощью этого метода небольшой фрагмент ДНК может идентифицировать вид растения, которому принадлежит пыльца, аналогично штрих-коду. Зная географическое распространение обнаруженных видов растений, мы можем сделать вывод о месте кормления насекомого и, следовательно, о пути его миграции.
Раньше дальние миграции изучались либо с помощью экспериментов «отлов-метка-повторный отлов», либо с помощью телеметрии с использованием радиотрекеров. Эти два метода, однако, имеют большие недостатки: процент повторной поимки меченых особей крайне низок; Что касается телеметрии, то отслеживать самых крупных насекомых возможно только на коротких расстояниях, учитывая вес передатчиков и их короткое время работы от батареи.
Еще один метод изучения миграций на большие расстояния включает анализ изотопов водорода или углерода, присутствующих в органических тканях, поскольку они дают информацию о том, где родились насекомые. Однако разрешение изотопных анализов низкое, и этот метод применим только к насекомым, мигрирующим на очень большие расстояния.
Скажи мне, на каких цветах ты был, и я скажу, откуда ты
Когда насекомые питаются цветами, пыльца оседает на их телах и может переноситься на большие расстояния. Однако таксономическая классификация пыльцевых зерен с помощью оптической и электронной микроскопии часто невозможна на уровне видов. Кроме того, он требует больших затрат времени и наличия специальных знаний в таксономии, поэтому это неподходящий инструмент для крупномасштабных исследований.
Однако, как объяснил Роджер Вила, один из авторов исследования и главный исследователь IBE, «развитие технологий секвенирования нового поколения позволило массово секвенировать генетический материал, присутствующий в образце пыльца разных особей."
Это метод меташтрихкодирования, при котором виды идентифицируются по небольшому участку ДНК, выполняющему функцию, аналогичную функции штрих-кода.
Исследователи использовали метод метабаркодирования для изучения пыльцы 47 экземпляров мигрирующих расписных бабочек (Vanessa cardui), которые были пойманы весной на испанском побережье Средиземного моря. Цель состояла в том, чтобы проверить, принадлежат ли полученные последовательности эндемичным африканским видам растений, и пролить свет на миграционные пути этих бабочек.
В ходе анализа выявлена пыльца 157 видов растений 23 различных порядков; подавляющее большинство действительно были африканцами и не жили в Европе.
Нарисованная дама недавно оказалась видом бабочек, которые совершают самые длинные миграции в мире, путешествуя каждый год между тропической Африкой и Европой (туда и обратно, пересекая пустыню Сахара) в последовательных поколениях, хотя точные маршруты пока неизвестны.
Трансконтинентальное опыление
Результаты этого исследования представляют собой важное открытие с точки зрения растений, поскольку они впервые демонстрируют возможность трансконтинентального опыления мигрирующими насекомыми. Это явление следует учитывать как у диких, так и у культурных растений, потому что оно позволяет растениям из очень отдаленных мест смешиваться.
Мы надеемся, что этот метод открывает новое направление исследований, которое поможет выяснить, какие насекомые мигрируют, по каким маршрутам они следуют и когда, поскольку мы до сих пор мало знаем о влиянии миграции насекомых на экосистемы и передаче болезней», - говорит Джерард Талавера, соавтор статьи, исследователь IBE и National Geographic Explorer.
Проект финансировался Национальным географическим обществом, Британским экологическим обществом, Европейским сообществом и Министерством науки, инноваций и университетов Испании.
Примечание редактора: приведенный выше текст основан на пресс-релизе Испанского исследовательского совета (CSIC).