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