Новую технологию eDNA используют для быстрой оценки состояния коралловых рифов

Ученые из Департамента биологии Гавайского университета в Маноа разработали методику измерения количества живых кораллов на рифе путем анализа ДНК в небольших пробах морской воды. Новое исследование, проведенное аспирантом программы по морской биологии Патриком Николсом и доцентом Департамента биологии Питером Марко, опубликовано в журнале Environmental DNA.

Визуальные подводные обследования широко используются в экологии коралловых рифов, но они требуют применения акваланга, что может быть трудоемко и сложно в организации. В качестве эффективного дополнения к ним анализ экологической ДНК (eDNA) — ДНК, которую организмы выделяют в окружающую среду, — позволяет оценить видовое разнообразие. Однако надежная связь между количеством организмов и количеством ДНК оставалась неясной. Николс и Марко продемонстрировали, что их новый метод, опробованный на коралловых рифах Гавайев, представляет собой быстрый и экономичный способ измерения живого кораллового покрова — площади рифа, занятой живыми кораллами. Поскольку кораллы способствуют существованию множества других видов на рифе, коралловый покров является одним из ключевых индикаторов состояния рифа, оценка которого стала неотложной задачей в условиях их глобального сокращения из-за изменения климата.

Проект использовал метод метабаркодирования, при котором вся ДНК в пробе воды анализируется за один шаг с помощью секвенирования. Затем последовательности ДНК кораллов идентифицируются и подсчитываются для определения обилия разных типов кораллов на каждом рифе. На деградировавших рифах очень мало eDNA кораллов, тогда как рифы с большим количеством живых кораллов имеют гораздо более выраженный eDNA-сигнал. Авторы объясняют, что новая методика может использоваться для отслеживания изменений в состоянии рифов и составе сообществ с течением времени, а также для обнаружения редких видов, которых можно упустить при традиционных визуальных обследованиях.

«Меня до сих пор поражает, что в крошечной пробирке с водой достаточно информации, чтобы отслеживать относительное обилие целых сообществ, — сказал Патрик Николс. — Именно расширение охвата и масштабов обследований делает будущее eDNA таким захватывающим!». «Если бы вы спросили меня 10 лет назад, возможно ли это, я бы ответил: "Ни за что", — добавил Питер Марко. — Но прогресс в технологиях и снижение стоимости высокочувствительных методов секвенирования ДНК открыли двери для решения самых разных важных экологических вопросов». В настоящее время исследователи применяют полученные знания для eDNA-мониторинга сообществ, которые гораздо сложнее оценить визуально, например, глубоководных рифов, которые могут служить убежищем от изменения климата для чувствительных к температуре видов.