Исследователи также впервые использовали ДНК из образцов воды, чтобы определить, какие из видов наиболее многочисленны в аквариуме.По словам Райана Келли, доцента по морским вопросам и вопросам окружающей среды Вашингтонского университета, способность определять относительную численность видов рыб в водоеме — это следующий шаг к возможному использованию современных методов ДНК-идентификации для учета рыб в открытом океане. и ведущий автор статьи в номере PLOS ONE от 15 января.Сардины, тунец и черепахи относятся к числу видов, обитающих в аквариуме Monterey Bay Aquarium в открытом море, где ученые успешно использовали новейшие методы ДНК в качестве нового способа подсчета рыб в аквариуме.В настоящее время большинство ученых используют сети, видят или другими способами считают рыбу, чтобы определить, какие виды присутствуют и в каких пропорциях в морской среде.
«Может быть неприятно думать об этом, когда собираешься искупаться в океане, но вода — это суп из клеток, сброшенных тем, что там живет», — сказала Келли. Рыбы выделяют клетки из кожи, поврежденных тканей и как отходы организма.«Каждая из этих клеток имеет ДНК, и если у вас есть подходящие инструменты, вы можете сказать, от какого вида произошла клетка.
Сейчас мы работаем, чтобы определить относительную численность каждого из присутствующих видов», — сказал он.Всего лишь два года назад влиятельная статья была опубликована учеными, которые определили присутствие исчезающих видов, которые они искали в реке, используя эту «ДНК окружающей среды» или «еДНК». С тех пор этот метод использовался для поиска других конкретных видов как в пресноводных, так и в морских условиях.
«Очевидно, что это эффективный инструмент, когда вы знаете, что ищете», — сказала Келли.Он и его соавторы, Джесси Порт, Кеван Ямахара и Ларри Краудер из Центра океанских решений Стэнфордского университета, сделали еще один шаг вперед в своей работе при финансовой поддержке Фонда Дэвида и Люсиль Паккард. Исследователи хотели увидеть, насколько хорошо они могут обнаруживать ДНК с помощью единственного набора «праймеров», молекулярных зондов, разработанных другой группой всего за год до этого исследования, которые сосредотачиваются на частях ДНК, которые указывают на то, что у животного есть позвоночник и позвоночное животное.
Морской резервуар в аквариуме Монтерей-Бей был предложен, потому что жители известны и их можно сравнить с тем, что было обнаружено при помощи новой техники, что дает авторам возможность судить о точности техники. В ходе своего проекта исследователи проанализировали около двух пинтовых стаканов воды, и Райан сказал, что данные ДНК того, что находится в резервуаре, вероятно, могли быть обнаружены с помощью еще меньшего образца.
Подход оказался эффективным как при идентификации восьми костистых рыб в аквариуме, так и в определении того, что тунец и сардины составляли наибольшее количество биомассы в аквариуме, что могли задокументировать менеджеры аквариума. Этот метод оказался настолько тонко настроенным, что он также взял ДНК давно умершего менхадена из Атлантического океана, рыбы, которая была обработана, транспортирована и добавлена в аквариум в качестве пищи.
Когда появился атлантический вид, это было сюрпризом, пока исследователи не поняли, откуда взялась ДНК, а затем провели расчеты, чтобы учесть это.Праймеры не смогли обнаружить ДНК двух групп позвоночных в аквариуме: черепах и рыб с хрящами вместо костей, таких как скаты и акулы. Келли сказал, что такого рода ошибки в обнаружении неизбежны, подчеркнув необходимость сосредоточиться на разработке дополнительных общих праймеров.Возможность определить, что живет в водоеме в океане, с помощью ДНК окружающей среды может быть менее затратной и трудоемкой, чем традиционные методы переписи.
По словам Келли, этот процесс может помочь ученым, отвечающим за мониторинг и управление водными средами обитания, выявить появление инвазивных видов до того, как они станут серьезной проблемой, или предоставить способы изучения пищевых цепей и других основных функций экосистемы.Перемешивание океанской воды приливами, течениями или другими силами является одним из препятствий для использования этой техники в открытом океане. Но предварительная работа группы в заливе Монтерей выявила различия в ДНК между участками прибрежных участков морской травы и зарослями водорослей дальше, но все еще в пределах видимости друг друга. Дополнительные полевые испытания запланированы в заливе Сан-Франциско.
Хотя исследования рыб с использованием ДНК окружающей среды начались только в последние годы, революция с использованием ДНК для обнаружения того, что присутствует в определенных местах обитания, началась в начале 2000-х годов. По словам Келли, с тех пор стоимость секвенирования генов резко упала: в 2001 году она составляла 5300 долларов, а сегодня стоит около 6 центов.
Микробиологи разработали и использовали методы исследования бактерий, вирусов и других микроорганизмов во всем, от кишечника человека до океана, в течение десяти лет, прежде чем какая-либо исследовательская группа опубликовала результаты, используя их для рыб и других водных организмов, которые можно было действительно увидеть.