Цивилизация
Британские специалисты из Лондонского университета королевы Марии нашли способ получать ДНК из проб воздуха. О возможных сферах применения этой технологии они рассказали в статье в журнале PeerJ.
Экологическая ДНК — понятие, которое используется в исследованиях наземной и морской среды. ЭДНК — это генетический материал, полученный не напрямую от животного, а при фильтрации воды или исследовании почвы, где оно могло побывать. Авторы работы предположили, что уловить ДНК можно еще и в воздухе.
Исследователи протестировали технологию в лаборатории на голых землекопах. Они опустили шланг в террариум, где находились зверьки, и втянули воздух через фильтр. Генетическое исследование фильтра, к удивлению ученых, позволило обнаружить на нем ДНК голых землекопов — молекулы просто летали в воздухе, а потом осели на фильтре в количестве, достаточном для идентификации.
«Я рассматриваю это как подобие супа, — говорит молекулярный биолог Элизабет Клэр, ведущий автор исследования. — Мы в супе, вокруг плавают кусочки пыли, пыльцы и ДНК... Даже попробовать работать с этим — уже решительный шаг».
Исследователи понятия не имели, получится ли у них что-нибудь — воздух отличается от воды и почвы, в нем частицы рассеиваются очень быстро, и шансы уловить их снижаются. Поэтому для первых тестов ученые и выбрали голых землекопов — они перемещаются по сетям туннелей, где ДНК сохранится с большей вероятностью, чем на открытом воздухе.
«Первый вопрос был — есть ли ДНК в воздухе? Оказалось, да, и мы можем ее поймать, — говорит Клэр. — Следующий вопрос был — способны ли мы сделать это в более сложных условиях?».
После экспериментов с грызунами исследователи собрали воздух в самой лаборатории, и им удалось обнаружить в нем человеческую ДНК — свою собственную.
Сфера применения этих открытий велика, отмечают авторы работы. Сейчас Клэр проводит полевые исследования с летучими мышами. Они ютятся в темных пещерах, находя там укромные уголки, и ученые часто не могут получить доступ к их ДНК. Возможность собирать ДНК из воздуха значительно упростит наблюдения.
Также «воздушная» ДНК будет полезна для специалистов в области охраны природы — она позволит искать следы видов животных, которые находятся под угрозой исчезновения. В целом, обнаружение ДНК в воздухе можно использовать для наблюдений за всеми животными в экологической нише или для понимания того, кому из животных удалось выжить при лесных пожарах и других катастрофах. В перспективе Клэр надеется, что сбор ДНК из воздуха позволит создавать карты биоразнообразия в том или ином районе.
Так как эксперименты позволили получить большое количество человеческой ДНК, исследователи полагают, что новый подход можно будет использовать в криминалистике.
Даже если на месте преступления не осталось волос или частиц кожи преступника, его ДНК еще может находиться в воздухе. Однако ученые призывают относиться к такому применению технологии с осторожностью — нельзя гарантировать, что обнаруженная в воздухе ДНК будет принадлежать именно преступнику.
Также с помощью заборов воздуха можно будет получать ДНК мумий и скелетов в гробницах, что поспособствует новым археологическим открытиям, надеются авторы работы.
Еще одно интересное потенциальное применение — изучение патогенов, передающихся воздушно-капельным путем. Пандемия COVID-19 показала, насколько важно понимать, как распространяются вирусы, какой должна быть их концентрация для заражения, сколько они способны прожить вне тела носителя, на какое расстояние они способны перемещаться и т. д.
Вирусные частицы и РНК можно собирать аналогичным способом, что, по мнению авторов работы, может повысить качество будущих исследований.
У технологии есть и ограничения, напоминают они. Так, ее проблематично использовать на открытом воздухе — в нем частицы, скорее всего, рассеются очень быстро. Наиболее эффективен он будет там, где нет сильного движения воздуха — в помещениях и пещерах.