Ученые выслеживают глубоководных существ с помощью свободно плавающей ДНК | Журнал "Вольт"
Ср. Дек 2nd, 2020



Метабаркодирование ДНК окружающей среды (eDNA) включает секвенирование образцов морской воды, содержащих фрагменты генетического кода, сброшенные организмами, чтобы получить представление о плотности населения и разнообразии видов в океане.

Метабаркодирование ДНК окружающей среды (eDNA) включает секвенирование образцов морской воды, содержащих фрагменты генетического кода, сброшенные организмами, чтобы получить представление о плотности населения и разнообразии видов в океане. (Pixabay /)

НАСА планирует новую поездку на Луну с экипажем, но на Земле есть почти столь же загадочное место, о котором ученые работают, чтобы узнать больше: глубокий океан. Темные, холодные и труднодоступные глубины – крупнейший биом Земли, в котором обитают странно выглядящие рыбы и другие организмы, многие виды которых никогда не были идентифицированы с научной точки зрения.

Новая статья канадских ученых, опубликованная на этой неделе в PLOS ONE исследует заманчивую возможность: оценивать глубоководных животных, глядя на остаточную ДНК, которую они оставляют в морской воде. Этот подход, известный как метабаркодирование ДНК окружающей среды (eDNA), включает секвенирование образцов морской воды, содержащих фрагменты генетического кода, сброшенные организмами, чтобы получить представление о плотности населения и разнообразии видов в океане.

«В геноме каждого организма есть части, которые кодируют гены, специфичные для видов», – говорит Мехрдад Хаджибабаи, профессор биологии Института интегративной биологии и биоразнообразия Онтарио в Канаде. По его словам, при таком подходе эти участки функционируют как штрих-код, однозначно идентифицируя каждый организм, ДНК которого обнаружена в морской воде.

В этом исследовании Хаджибабаи и его коллеги применили метабаркодирование eDNA к образцам морской воды, собранным на глубине около 4600 футов (1440 метров) и ниже. Выполняя свои полевые работы, они выяснили, какого размера должны быть образцы морской воды, чтобы получить полезные результаты – более 6 чашек (1,5 литра), как они обнаружили – и протестировали образцы с различными «праймерами» или ДНК, использованными в лабораторию, чтобы образцы можно было читать.

Используя метабаркодирование eDNA, команда смогла идентифицировать сопоставимое количество видов с помощью более традиционных методов глубоководного отбора проб. Но они думают, что метабаркодирование eDNA должно иметь гораздо больше возможностей в океанских глубинах, когда методы будут оптимизированы для этой экстремальной среды. В настоящее время они работают над установлением оптимального размера выборки и лабораторных методов ее считывания.

«Традиционные методы, которые включают траление и камеры с наживкой, могут дать только снимки сложного глубоководного мира», – говорит Элизабет Аллан, научный сотрудник Океанического института Вудс-Хоул, работающая над проектом «Сумеречная зона океана». И у них есть существенное ограничение: они могут улавливать только те организмы, которые присутствовали во время отбора пробы. Однако ДНК организмов сохраняется в холодных темных глубинах более суток, а это означает, что образец морской воды может многое сказать о том, кто недавно побывал в этой части океана.

Каждый живой организм выделяет ДНК, будь то клетки тела, такие как клетки кожи, или выделения, такие как моча и кал. С появлением новых технологий считывания генетической информации ученые начали изучать сброшенную ДНК, чтобы найти признаки того, какие животные живут в данной среде и сколько их. Во многих случаях, например, в океане, этот подход может быть менее дорогостоящим и сложным с точки зрения логистики, чем традиционные методы обследования населения, и более всеобъемлющим.

ДНК окружающей среды уже использовалась для изучения других уровней океана. «Это просто настоящий поворотный момент в науке об океане», – говорит Марк Стоукл, старший научный сотрудник Программы по проблемам окружающей человека среды Университета Рокфеллера, изучающий штрих-кодирование ДНК и ДНК окружающей среды.

По словам Аллана, эта статья «является идеальным начальным документом для заполнения некоторых пробелов в том, чего мы действительно не знаем» о том, как выполнять метабаркодирование eDNA в глубоких океанах. Его результаты показывают, что методы eDNA могут хорошо подходить для изучения глубин океана.

Но ни один метод не расскажет нам всего. В статье исследователи обсуждают возможность взятия образцов для использования eDNA с одновременным использованием таких методов, как гидроакустика, которые обнаруживают присутствие организмов глубоко под водой, чтобы сообщить им, где взять образец. Аллан говорит, что у eDNA есть еще больший потенциал, если она используется в тандеме с другими методами, подобными этому.

«Это было продемонстрировать возможности технологии и ее оптимизацию», – говорит Хаджибабаи. Его команда продолжит работу над изучением глубин океана с использованием этих подходов, и он говорит, что в будущих статьях будут рассмотрены виды обнаруженных видов. Там внизу есть другой мир, который ждет своего исследования, совсем как Луна.



Source link

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *