ДНК, витягнута з повітря, ідентифікує навколишніх тварин

ДНК є скрізь, навіть у повітрі. Це не дивно для тих, хто страждає від алергії на пилок або шерсть котів. Але дві дослідницькі групи незалежно одна від одної показали, що атмосфера може містити виявні кількості ДНК від багатьох видів тварин. Їх попередні публікації, розміщені на bioRxiv минулого тижня, свідчать про те, що взяття зразків повітря може дозволити швидший та дешевший спосіб дослідження створінь у екосистемах. Робота вразила інших вчених. “Здатність виявляти так багато видів у зразках повітря за допомогою ДНК – це великий крок”, – каже Меттью Барнс, еколог університету Техас. “Це представляє захоплюючий потенційний додаток до інструментарію”. “Дивовижна частина полягає в тому, що ви можете отримати птахів та ссавців – вау”, – каже Джулі Локвуд, молекулярний еколог університету Рутгерс, Нью-Брансвік. Нові дослідження свідчать про те, що “є більше, ніж лише спори, є клітини та волосся та всілякі цікаві речі, що плавають через повітря”. Більше десяти років дослідники аналізували ці різні джерела ДНК у воді, щоб ідентифікувати елузивні організми. Взяття зразків екологічної ДНК (eDNA) у озерах, річках та узбережжях дозволило визначити навіть таких інвазивних видів, як левова риба, а також рідкісних організмів, таких як красноперий тритон. Останнім часом деякі вчені відслідковують комах за допомогою eDNA на листях та також знаходять eDNA ґрунту, який, ймовірно, залишають ссавці, які бігають по стежках. Набагато менше досліджень було зроблено щодо тваринної eDNA у повітрі. Не очевидно, скільки тканини звірів плаває у повітрі або скільки часу генетичний вміст тих клітин залишається у повітрі. Деякі раніше проведені дослідження використовували метагеномну послідовність – підхід для ідентифікації сумішей ДНК – для виявлення мікроорганізмів, включаючи бактерії та гриби, які є численними в повітрі. І дослідження 2015 року моніторів повітря на наявність патогенів у Вашингтоні знайшло сліди eDNA від багатьох видів хребетних та членистоногих. Але не було очевидно, наскільки корисною буде техніка, і не зовсім зрозуміло, як суходільні тварини віддаляють клітини, які плавають у повітрі. У цьому році молекулярний еколог Елізабет Клер, яка зараз працює у Йоркському університеті, повідомила в PeerJ, що у зразках повітря, взятих у лабораторії, можна виявити eDNA голих кротів. Щоб дізнатися, чи можна виявити тваринну eDNA на вулиці, вона та колеги з університету Квін Мері Лондона пішли до зоопарку: там види відомі та відсутні в навколишній місцевості, тому команда могла визначити джерело повітряного eDNA, який вони знайшли. У грудні 2020 року Клер встановила вакуумні насоси з фільтрами в 20 місцях в парку зоопарку Хамертон і запустила кожен на 30 хвилин. Клер зібрала 72 зразки повітря як з зовнішніх, так і з внутрішніх будівель зоопарку. Вона використовувала полімеразну ланцюгову реакцію для підсилення невеликих фрагментів генетики, що залишилися на фільтрах, в достатній кількості ДНК для послідовності. “Нам довелося зробити крок віри, що воно там є, бо це не щось, що можна виміряти”, – каже вона. Після послідовності eDNA вона зіставила уривки з відомими послідовностями у базі даних. Команда ідентифікувала 17 видів, які тримаються в зоопарку, та інших, які живуть навколо нього, таких як їжаки та олені. Деякі ДНК зоопарку були знайдені майже за 300 метрів від вольєрів тварин. Вона також виявила повітряний eDNA, ймовірно, від м’яса курки, свині, корови та кіней, які годуються в неволі в приміщеннях. Всього команда виявила 25 видів ссавців та птахів. Тим часом дослідники в Данії працювали над тією ж ідеєю. Крістін Бохманн, молекулярний еколог університету Копенгагена, згадує, що натхнення прийшло, коли вони обговорювали пропозиції для програми високоризикових грантів. “Я пам’ятаю, що сказала, це повинно бути ще більш божевільно – наприклад, збирати ДНК з повітря, це було б нездорово”. Вони виграли грант і зібрали повітря з трьох місць в зоопарку Копенгагена за допомогою вакуумів та вентиляторів у трьох типах зразків. Вони стійко виявляли тварин – всього 49 видів хребетних. “Ці попередні публікації захоплюють та показують деякі чудові дані”, – каже Крісті Дейнер, еколог збереження університету ETH Zürich. Взяття зразків повітряної eDNA може допомогти виявити наявність інакше важко виявити тварин, таких як ті, що живуть в сухих середовищах, норах або печерах, а також тих, що літають поза зонами видимості відеокамер для диких тварин, таких як деякі птахи, каже Локвуд. Вона застерігає, що багато питань залишається щодо підходу, включаючи ключове питання про те, наскільки далеко eDNA подорожує в повітрі, що буде впливати на те, наскільки добре метод може визначати недавнє місцезнаходження тварин. Ця відстань буде залежати від багатьох факторів, включаючи середовище; eDNA, ймовірно, буде легше плисти на луках, ніж в лісі. Іншим питанням є те, як саме тв