ДНК из дождевой воды рассказала о биоразнообразии тропических лесов
Биологические исследования в глубине тропических лесов сложны и небезопасны. Оценить биоразнообразие джунглей помог анализ ДНК из собранной под деревьями дождевой воды.
Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail
Тропические леса представляют собой сокровищницу неизведанных живых организмов. Хотя за прошедшие годы было выявлено множество видов растений, животных и насекомых, большая часть представителей тропических экосистем труднодоступны для исследователей. Изучение старовозрастных тропических лесов без нанесения локального ущерба может быть сложным, дорогостоящим, а зачастую и небезопасным.
Однако дождевая вода может помочь в решении этой проблемы. Она способна переносить ДНК растений и животных, обитающих в экосистемах. Анализ так называемой электронной ДНК (eDNA) позволяет получить представление о местном биоразнообразии. Ранее ученые доказали, что могут обнаруживать различных членистоногих в кронах лесов умеренного пояса, собирая ДНК из дождевой воды, стекающей с деревьев в пробоотборники. Для идентификации организмов они использовали метод метабаркодирования.
В новом исследовании, опубликованном в журнале Science Advances, биологи протестировали эти методы в старовозрастных амазонских тропических лесах Французской Гвианы, а затем сравнили результаты с данными eDNA, собранными на соседнем участке культурных деревьев. Они также проанализировали эффективность метода дождевой очистки крон, распыляя морковный сок в окружающую среду и периодически проверяя дождевую воду в течение нескольких недель, чтобы определить, как долго ДНК моркови остается обнаруживаемой после контакта.
С помощью «дождевой» ДНК, собранной в течение 10 дней, исследователи смогли идентифицировать широкий спектр видов, включая растения, насекомых, земноводных, птиц и млекопитающих. В образцах также присутствовала ДНК рыб, вероятно, в виде остатков или помета млекопитающих и птиц после употребления в пищу. Исследователи отметили существенное отличие в разнообразии между естественным лесным и плантационным растительными пологами.
Таксономические характеристики были в 1,3–1,9 раза более разнообразными на участке старого леса по сравнению с плантацией, при этом характеристики соответствовали 155 таксонам растений (по сравнению со 111 на плантации), 61 таксону позвоночных (по сравнению с 32 на плантации) и 276 таксонам насекомых (по сравнению со 153 на плантации).
Метод дождевой смывки ДНК оказался надежным для идентификации видов. Авторы исследования обнаружили, что сигналы проявляются даже через 8–20 дней, в зависимости от конкретного ДНК-маркера, и что они достаточно четко локализуются под деревьями высотой в десятки метров. Другими словами, метод способен выявлять виды, специфичные для небольшой территории благодаря вертикальному движению дождевой воды.
Этот способ отличается от других алгоритмов, используемых для аналогичных целей, поскольку ДНК из водоемов и воздуха, как правило, локализована гораздо хуже, а ДНК, собранная из почвы, обычно описывает только организмы, обитающие под землей. Дождевая вода является лучшим методом анализа разнообразия лиственного полога, и ее сбор в данном исследовании был проведен неинвазивным и недорогим способом, что еще раз подтверждает его эффективность.
Авторы исследования полагают, что им удалось разработать надежную методологическую основу для оптимального отбора проб ДНК из дождевой воды, открыв возможности для дальнейшего совершенствования оценок на уровне сообществ в различных средах, а также для выявления видов, имеющих ключевое значение для сохранения или здоровья окружающей среды.
Благодаря возможности широкомасштабного и неинвазивного мониторинга, ДНК из дождевой воды существенно улучшает документирование трудноуловимого разнообразия, скрытого в пологе тропических лесов, а также совершенствует стратегии сохранения экосистем тропического пояса, играющего важнейшую роль в поддержании климатического баланса нашей планеты.
О том, как амазонские леса из последних сил борются с глобальным потеплением, читайте здесь.
Поделиться
