Загрязнение воздуха помогло учёным провести первый в Великобритании анализ биоразнообразия с помощью eDNA (эДНК)

Пока в Великобритании продолжается масштабный подсчёт бабочек, собравший уже более 100 000 наблюдений, международная группа учёных представила первый национальный обзор биоразнообразия, используя совершенно новый подход. Вместо визуального поиска видов они воспользовались сетью датчиков, которые обычно измеряют концентрацию токсичных металлов в воздухе, и с их помощью собрали данные о крошечных фрагментах ДНК.

«Организмы постоянно теряют частицы себя — отмершие клетки кожи, фрагменты волос или перьев, слюну, даже экскременты и мочу. Часть этого поднимается в воздух и становится "воздушной" экологической ДНК, или eDNA», — объясняет доктор Джоан Литтлфэйр из Университетского колледжа Лондона, участница исследования.

Учёные смогли идентифицировать более 1100 видов растений и животных, включая привычные для Великобритании виды — деревья, сельскохозяйственные культуры, дождевых червей, тритонов, малиновок и барсуков, а также виды, находящиеся под угрозой исчезновения, такие как жаворонки и ежи. Среди обнаруженных видов оказались 65 бабочек и мотыльков, включая «привратника» (третье место в национальном подсчёте бабочек) и редкую пурпурную червонку, обитающую в дубовых кронах. Также были найдены инвазивные виды — серые белки и мунтжаки, недавно появившиеся в стране организмы, а также грибы-вредители и возбудитель болезни ясеня.

Исследование началось с неожиданного открытия в соцсетях. Доктор Эндрю Браун из Национальной физической лаборатории рассказал: «Мы увидели пост о проектах по сбору эДНК в зоопарке Кембриджшира и задумались: а вдруг фильтры для мониторинга загрязнения воздуха в наших лабораториях тоже содержат данные о местном биоразнообразии?» Эти фильтры были взяты с 15 станций по всей стране, установленных в разных местах — от обочины Мэрилебон-роуд в Лондоне до сельской местности в Хэмпшире и торфяных болот Шотландии.

Некоторые находки не относились к природным экосистемам, но помогли понять, как далеко может распространяться эДНК. Например, съедобные рыбы, такие как морской окунь и хек, были обнаружены на Мэрилебон-роуд — вероятно, их ДНК попала в воздух с близлежащего рынка морепродуктов в 1,1 км. Экзотические птицы, включая павлинов и попугаев, оказались связаны с уличными вольерами. На основе этих данных учёные рассчитали, что каждая станция мониторинга может охватывать биоразнообразие в радиусе около 19 км.

«Думаю, это только начало. Теперь можно проводить масштабные исследования на уровне целых стран и континентов. Ни один другой метод не позволяет охватить такую географию», — говорит профессор Элизабет Клэр из Йоркского университета (Канада), участница проекта.

Метод воздушного eDNA хорошо дополнил существующие данные по биоразнообразию: треть обнаруженных видов — ночные животные, которых сложно наблюдать и которые часто остаются незамеченными. Хотя некоторые виды, например лазоревки и пустельги, не были найдены, этот подход позволяет отслеживать изменения в биоразнообразии даже там, где регулярные наблюдения невозможны — достаточно взять пробы с оборудования для мониторинга загрязнения воздуха, которое используется по всему миру.

Что такое eDNA / эДНК?

eDNA (эДНК), или экологическая ДНК (environmental DNA), — это генетический материал, который организмы оставляют в окружающей среде: в воде, почве и даже воздухе. Это могут быть чешуйки кожи, пыльца, фекалии, слизь или другие биологические частицы. Учёные анализируют эДНК, чтобы определять присутствие видов в конкретной местности, не наблюдая их напрямую. Метод особенно полезен для изучения редких, скрытных или ночных животных, а также для мониторинга биоразнообразия в труднодоступных местах.

Технология eDNA активно используется в экологических исследованиях: с её помощью отслеживают инвазивные виды, оценивают состояние экосистем и даже обнаруживают древнюю ДНК в отложениях. Новое применение — анализ воздуха — открывает ещё больше возможностей, позволяя изучать биоразнообразие в глобальном масштабе с помощью уже существующей инфраструктуры мониторинга загрязнения.