Цивилизация
За последнее десятилетие исследователи научились получать ДНК животных из воды. Это позволяло изучать видовой состав обитателей водоемов и, например, идентифицировать инвазивные виды. Более поздние эксперименты показали, что ДНК можно выделить также из почвы или собрать с листьев.
Теперь группа исследователей из Лондонского университета Королевы Марии доказала, что ДНК можно улавливать даже просто в воздухе.
Подробнее об этом они рассказали в статье, опубликованной на сервисе препринтов bioRxiv.
Ученые установили вакуумные насосы с фильтрами в 20 местах зоопарка и запустили их на полчаса. Всего они отобрали 72 пробы воздуха внутри и снаружи зоопарка. Количество ДНК, полученной таким образом, было весьма скудным, поэтому исследователи использовали ПЦР, чтобы увеличить концентрацию ее фрагментов.
«Зоопарк — отличное место для испытания подобной техники, поскольку животные там не местные и пространственно ограничены в вольерах, — поясняет профессор Элизабет Клэр, ведущий автор исследования. — Это означало, что если мы добьемся успеха и сможем обнаружить ДНК в воздухе, мы будем точно знать, откуда она поступила и как далеко она пролетела».
Полученные последовательности исследователи сопоставили с записями базы генетических данных.
Они смогли определить 17 видов животных, находившихся в зоопарке, и еще несколько — живущих рядом, например, ежей и оленей. ДНК некоторых животных из зоопарка определялась на расстоянии в 300 м от вольеров. Также в фильтры попали ДНК куриц, свиней, коров и лошадей — вероятно, от мяса, которым кормили хищников. Всего исследователи обнаружили ДНК 25 видов млекопитающих и птиц.
«Мы обнаружили ДНК тигра, ДНК динго и, больше всего, ДНК лемуров вари, — говорит Клэр. — Их ДНК была наиболее широко распространена. Мы не знаем точно, почему, но лемуры, безусловно, очень активны по сравнению с другими животными. Они прыгали по своим клеткам, проявляя большой интерес к людям, проходящим мимо них. В отличие от них, многие другие животные просто лежали, поскольку была зима».
«Способность обнаруживать ДНК такого количества видов животных в образцах воздуха — это огромный прорыв, — считает эколог Мэтью Барнс из Техасского технического университета.
Интересно, что похожий эксперимент в то же время провела команда из Копенгагенского университета. Исследователи тоже собрали пробы воздуха в зоопарке и собрали ДНК в общей сложности 49 видов животных.
«Мы были поражены, — говорит Кристина Бохманн, ведущий автор исследования. — Мы получили ДНК млекопитающих, рыб, птиц и рептилий, крупных и мелких животных, с перьями и чешуей. Мы даже обнаружили ДНК рыбок гуппи, которые плавают в пруду в тропическом саду зоопарка».
Так же, как и британские исследователи, датские смогли определить диких животных за пределами зоопарка и тех животных, которые пошли на корм хищникам.
«Мы поняли, что обнаруживаем ДНК животных, которых скармливают другим — например, рыб, — говорит Боманн. — Мы также улавливали ДНК местных кошек и собак и местных диких животных. Поразительно, что мы смогли это обнаружить. Сейчас нам предстоит прояснить множество моментов, связанных с отслеживанием ДНК, переносимой по воздуху, но практические области применения очень интересны».
Сбор ДНК из воздуха может быть полезен, например, при отслеживании насекомых-вредителей или для изучения норных животных, чтобы их не тревожить. Однако до того, как применять такой метод, предстоит еще прояснить ряд вопросов.
«Мы можем обнаружить фрагмент ДНК тигра, но пока не можем сказать, когда он отделился от животного, — поясняет Клэр. — Это могло быть несколько минут, часов или дней назад. В настоящее время у нас нет возможности выяснить, как долго ДНК сохраняется в воздухе. И это лишь один из многих аспектов, в которых нам предстоит разобраться».
Также неясно, насколько далеко может ДНК оказаться от своего источника, как на ее перемещение влияют окружающие факторы, как именно животные «сбрасывают» ДНК — когда чешутся, чихают, борются с добычей или при каких-то еще событиях.
На эксперимент в зоопарке группу Клэр подтолкнул успешный опыт с определением ДНК голого землекопа. Ученые 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.
После экспериментов с грызунами исследователи собрали воздух в самой лаборатории, и им удалось обнаружить в нем человеческую ДНК — свою собственную.
Возможно, 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.