Паучьи сети оказались «каталогом ДНК» животного мира

В дикой природе ученым довольно сложно исследовать редкие виды и виды, находящиеся на грани исчезновения. В основном из-за малочисленности, труднодоступных условий и огромных размеров территорий, на которых они обитают. Фотоловушки показали себя с положительной стороны в изучении дикой природы, но они недешевы и работают от батареек или аккумуляторов, которые часто нужно менять, что весьма проблематично, если десятки таких приборов рассредоточены на большом участке. Кроме того, в случае насекомых фотоловушки не позволяют определить «разыскиваемый» вид.

Биологи давно разрабатывают альтернативные методы мониторинга дикой природы. Один из них — изучение экологической ДНК (эДНК), которое предполагает сбор и анализ проб из окружающей среды.

В процессе жизнедеятельности ДНК различных организмов попадает в окружающую среду и там накапливается. Следовательно, о наличии в экосистеме какого-то вида организмов (растения или животные) можно судить по косвенным признакам, не взаимодействуя с ним напрямую. Таким образом исследователи могут делать выводы о том, сохранились ли в конкретном месте охраняемые виды — например, те, что занесены в Красную книгу.

Биолог Джош Ньютон (Josh Newton) из австралийского Университета Кертина и его коллеги обнаружили, что паутина может быть «хранилищем» экологической ДНК десятков существ, обитающих в непосредственной близости от нее. Результаты работы опубликованы в журнале iScience.

Исследователи изучили 49 паутин из двух мест в Западной Австралии — загородного зоопарка площадью 17 гектаров, расположенного к югу от Перта, и природного заповедника Каракамия площадью 268 гектаров, находящегося к востоку от Перта.

Анализ паутины помог выявить почти 2,5 миллиона последовательностей ДНК, которые были частично обработаны с помощью метода полимеразной цепной реакции (ПЦР). Этот метод применяется в молекулярной генетике и позволяет многократно воспроизводить выбранный фрагмент ДНК, что приводит к значительным увеличениям малых концентраций фрагментов нуклеиновой кислоты в биологическом материале (пробе). Ученые определили чуть более миллиона последовательностей ДНК человека и исключили их из анализа.

В образцах паутины из загородного зоопарка исследователи обнаружили ДНК десятков видов позвоночных: 33 млекопитающих, 21 птицы, пяти рептилий и двух амфибий. Причем ДНК двух крупнейших представителей зоопарка — азиатского слона (Elephas maximus) и нубийского жирафа (Giraffa camelopardalis) — ученые нашли в 200 метрах от их вольеров.

В паутине из природного заповедника Каракамия биологи обнаружили ДНК 32 видов позвоночных, включая западного серого кенгуру (Macropus fuliginosus) и синеногую литорию (Litoria moorei), а также трех инвазивных видов: обыкновенной лисицы (Vulpes vulpes), домовой мыши (Mus musculus) и черной крысы (Rattus rattus). Кроме того, ученые нашли в паутине ДНК домашних животных: коров, овец, свиней.

«Животные постоянно выделяют ДНК в окружающую среду, генетический материал в том числе переносится по воздуху. Это могут быть частички шерсти, волоски, клетки кожи. Они могут не напрямую попадать в паутину, а при помощи помощников. Например, эти фрагменты переносят мухи или другие насекомые, попадающие в паучью ловушку», — пояснил Ньютон.

По словам ученого, паутина может стать ценным источником сведений о наземных позвоночных, особенно о видах, численность которых сокращается. Хотя способ мониторинга окружающей среды, предложенный Ньютоном и его коллегами, пока делает самые первые шаги, он не панацея, но, по крайней мере, позволит быстро отслеживать экосистемы там, где это тяжело сделать с помощью других технологий.