14.08.2022

ДНК из воздуха: ученые впервые собрали образцы

Ученые впервые смогли взять образцы ДНК из воздуха. Для этого понадобились голые землекопы, вольеры и фильтры.

Arek Socha. Pixabay

Мы оставляем ДНК повсюду. Макромолекулы, которые живые существа распространяют в окружающей среде, называют эДНК (eDNA). Исследователи давно научились собирать образцы ДНК из воды. Так можно узнать, какие биологические виды обитают в этой среде. Но раньше никто не пытался получить образцы ДНК животных из воздуха (airDNA).

Почему ученые хотят получить ДНК из воздуха?

«Теперь ДНК относительно больших животных можно обнаружить в образцах воздуха. Это значительно расширяет потенциал анализа», — утверждает эколог Мэттью Барнс (Техасский технический университет). За последние 10 лет исследователи растительных и животных популяций продвинулись в сборе и анализе эДНК. «Обычно я объясняю это аналогией. Детектив находит на месте преступления окурок. Он делает мазок на ДНК, чтобы определить преступника. Мы делаем то же самое, но вместо преступников ищем редкие или неуловимые виды», — говорит Барнс. Такие виды могут находиться под угрозой или быть инвазивными, новыми для этой окружающей среды. 

Автор исследования эколог Элизабет Клэр (Лондонский университет королевы Марии) сообщает: «Мы хотели узнать, можно ли собрать ДНК из воздуха, чтобы отслеживать наземных животных. И можно ли так определить, какие именно животные находятся в норе или пещере. Обычно в этих местах их нелегко увидеть или поймать». 

Клэр с коллегами пытались собрать образцы ДНК из воздуха в вольере с грызунами — голыми землекопами. В воздухе загонов исследователи обнаружили и человеческую, и животную ДНК. Образцы удалось собрать и в помещении, где находились вольеры.

Как проходило исследование

До этого исследования ученые собирали из воздуха лишь растительную ДНК. В большинстве экспериментов растения намеренно выбрасывали в воздух шлейфы ДНК в виде пыльцы и семян. Животные такого не делают. «Мы были без понятия, сработает ли это», — говорит Клэр.

Животные не выбрасывают споры пыльцы в воздух. Зато они выделяют ДНК в виде слюны и мертвых клеток кожи. Клэр с коллегами пытались понять, можно ли собрать образцы эДНК оттуда. Для этого ученые собрали воздух из вольера землекопов и комнаты, где проводили эксперимент. Исследователи сделали это с помощью фильтров наподобие HEPA. Обычно такие используют в системах отопления и вентиляции. Затем ученые выделили ДНК и определили ее последовательность. Чтобы установить источник ДНК, исследователи сравнили последовательность с образцами из базы данных.

Видеоотчет исследовательской группы. YouTube-канал журнала PeerJ

Не все так просто

Результат удивил: как в вольер для грызунов могла попасть ДНК человека? Если учесть, что за землекопами ухаживали работники, все становится на свои места. 

Барнс считает, что присутствие человеческой ДНК почти в каждом образце из исследования — серьезное препятствие. С одной стороны, это подчеркивает восприимчивость метода. Но с другой — показывает, что образцы из воздуха легко смешиваются с ДНК исследовательской группы. Особенно, если объектом анализа становятся млекопитающие.

Эколог рекомендует использовать чистое помещение, чтобы избежать смешивания ДНК. Сократить выделения ДНК исследователей в изучаемую среду помогут воздушные фильтры, халаты и сетки для волос.

Зачем собирать ДНК из воздуха?

Ученые надеются использовать метод для наблюдения за животными в труднодоступных жилищах. «Представляю, как буду вставлять трубку в нору, опускать ее в систему тоннелей и выкачивать воздух вместо того, чтобы пытаться отследить животных и понять, кто же там обитает», — мечтает Клэр.

Клэр считает, что способ поможет определять, какие виды обитают в определенной среде, но редко встречаются. А еще так можно обнаружить вид без взаимодействия с ним, добавляет Барнс. Преимущество метода в том, что организмы можно исследовать бесконтактно. Чем меньше ученые трогают животных, тем меньше подвергают их стрессу.

Исследователи ищут животных труднодоступных условиях. Скриншот из видео
Исследователи ищут животных труднодоступных условиях. Скриншот из видео

И это только первый шаг

Позволит ли анализ «воздушной» ДНК оценить размер популяции или количество животных, обитающих в месте исследования? Однозначного ответа еще нет. Клэр предполагает, что метод не подходит для подобных задач. Она считает, что в процедуре слишком много шагов, которые влияют на количество собранной ДНК.

Насколько далеко ДНК может перемещаться по воздуху? И как зависит количество эДНК, которую можно собрать, от площади пространства? Сейчас Клэр с коллегами работают над этими вопросами. 

Следующий шаг в исследовании — попытка собрать образцы «воздушной» ДНК на открытом воздухе, а не в лабораторных условиях.

Источник:

Researches can now collect and sequence DNA from the air. LiveScience

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.