Прошлой осенью, во время ежегодной миграции лосося, команда исследователей из Университета штата Вашингтон применила новаторский подход, выделив ДНК лосося прямо из атмосферы. Этот генетический материал был использован для оценки численности рыбы, проходящей через близлежащую реку. По словам Адена Иньчхона Ипа, сотрудника Вашингтонского университета, специализирующегося на морской и экологической науке, идея проекта родилась во время похода по Олимпийскому полуострову, сообщает phys.org.
«Наблюдая за играющей рыбой, я задумался, возможно ли выделить их ДНК из воздуха?» – поделился он.
Учёные установили воздушные фильтры в нескольких точках вдоль ручья Иссакуа, недалеко от рыбного хозяйства. К их удивлению, фильтры успешно улавливали ДНК кижуча, даже на расстоянии нескольких метров от воды. Обычно экологическую ДНК (eDNA) используют для определения присутствия видов в определённой местности, но анализ воздуха для мониторинга водных обитателей почти не применялся.
Результаты указывают на возможность переноса ДНК между воздушной и водной средами. Это открытие имеет значение, поскольку ранее этот фактор не учитывался, хотя ДНК водных существ иногда обнаруживается в исследованиях, проводимых в атмосфере.
Затем, для отслеживания колебаний численности лосося во время осенней миграции, исследователи объединили данные, полученные из воздуха и воды, с данными визуального учёта, проводимого на инкубаторе. Несмотря на то, что концентрация ДНК лосося в воздухе была значительно ниже, чем в воде, она коррелировала с наблюдаемыми тенденциями миграции.
«Это исследование расширяет границы возможностей eDNA», — отметил ведущий автор Райан Келли, профессор кафедры морских и экологических исследований Вашингтонского университета и директор eDNA Collaborative.
Экологическая ДНК, состоящая из фрагментов кожи и других биологических материалов, позволяет отслеживать присутствие видов в окружающей среде. После вылупления молодь лосося проводит некоторое время в океане, а затем возвращается в родные водоемы для нереста. Подсчёт мигрирующей рыбы важен для оценки состояния популяции и разработки стратегий управления.
Наблюдая за миграцией лосося, Ип задумался о возможности использования воздушной ДНК для удалённого мониторинга. Исследователи разработали эксперимент для проверки этой гипотезы, признавая ценность eDNA для отслеживания редких и инвазивных видов.
Эксперимент включал размещение различных типов фильтров на определённом расстоянии от ручья и сбор образцов ДНК в течение нескольких дней. В лаборатории генетический материал извлекался и анализировался с использованием метода полимеразной цепной реакции для определения концентрации ДНК кижуча.
Концентрация eDNA в воздухе изменялась в соответствии с результатами визуальных подсчётов, что указывает на потенциал использования этого метода для мониторинга популяций лосося. Данный подход может оказаться более удобным для удалённого наблюдения, так как не требует подключения к электросети.
«Этот метод устанавливает связь между воздухом, водой и рыбой», — пояснил Ип. «Хотя воздушная ДНК не даёт точных цифр, она позволяет определить места обитания лосося и оценить их относительную численность».
В будущем исследователи планируют изучить влияние различных факторов, таких как погодные условия, на результаты анализа.
«Мы расширяем границы возможного», — подчеркнул Келли. «В конечном итоге, мы усовершенствуем эту технологию, чтобы она стала полезным инструментом для управления ресурсами и разработки стратегий».
Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports.
Изображение: самец кижуча с характерным крючковатым носом возвращается на нерест с побережья Орегона. Источник: Управление рыболовства NOAA.
