Ученые впервые собрали ДНК животных из воздуха с помощью пылесоса

Возможность «вынюхивать» генетический материал животных в воздухе была в списке желаний ученых уже более десяти лет. ДНК, собранная из воды, использовалась для отслеживания водных видов, включая лосося и акул. Ученые знали, что они могут использовать экологическую ДНК, или э ДНК, в воздухе для мониторинга наземных видов — если только они смогут поймать ее в ловушку. Теперь исследователи сделали это с помощью пылесосов, сообщают две независимые группы 6 января в журнале Current Biology.

«Это такая безумная идея, — говорит Клэр из Йоркского университета в Торонто. «Мы собираем ДНК пылесосом с неба»

Идея пришла в голову Клэр, которая занималась этой работой в Лондонском университете королевы Марии, во время предыдущего эксперимента, в ходе которого она брала пробы воздуха снаружи норы голой кротокрысы. В зоопарке Клэр и ее коллеги запускали вакуумный насос в течение получаса в вольерах животных и вокруг них, собрав 72 образца из 20 мест. Затем команда забрала материал, попавший в фильтр насоса, обратно в лабораторию для анализа.

В то же время другая команда из Университета Копенгагена неосознанно преследовала ту же идею. Биолог Кристин Бохманн и ее коллеги пытались поймать ДНК в воздухе в зоопарке Копенгагена с помощью крошечных вентиляторов, похожих на те, которые охлаждают компьютеры. Команда также экспериментировала с вакуумом. Развернув свои приспособления на время от 30 минут до 30 часов в тропическом доме, конюшне и на открытом воздухе, исследователи обнаружили, что и вентилятор, и вакуумный метод позволили собрать достаточное количество ДНК животных.

«Это было так весело, — говорит Боманн. «Было ощущение, что мы можем просто играть и творчески подходить к делу»

Для проверки методики обе группы использовали зоопарк, в котором содержатся животные. Воздух в дикой природе может содержать ДНК из непредсказуемых мест, но в зоопарках исследователи могли сопоставить захваченную в воздухе ДНК с животными, указанными в экспозициях. Это позволило ученым подтвердить источник ДНК и узнать, как далеко она распространилась между вольерами.

Бохманн и его коллеги идентифицировали 49 различных видов позвоночных в зоопарке Копенгагена. Они обнаружили животных, живущих в исследованных вольерах, таких как окапи (Okapia johnstoni) в конюшне и удав Думерила (Acrantophis dumerili) в домике в тропическом лесу. Но исследователи также обнаружили млекопитающих и птиц из соседних экспозиций, а также рыбу, используемую в пищу. «Это было довольно удивительно», — говорит Бохманн.

В зоопарке Хамертона команда Клэр выявила 25 различных видов, включая не только обычных обитателей зоопарка, но и неожиданных. В вольере динго команда обнаружила ДНК сурикатов (Suricata suricatta), живущих в 245 метрах от него.

В результатах каждой команды также фигурировали аутсайдеры зоопарка. Команда Клэра обнаружила европейского ежа (Erinaceus europaeus), который находится под угрозой исчезновения в Англии, в то время как группа Бохмана обнаружила мышей и домашних собак. Они также уловили запах человеческой ДНК.

По словам Боманна, «высасывание» ДНК из воздуха может стать не инвазивным способом определить, где обитали исчезающие виды, по их генетическим следам. По ее словам, этот метод будет усовершенствован по сравнению с ловушками с камерами, которые работают только тогда, когда животные проходят мимо.

Ни одна из команд не знала, что другая работает над той же концепцией. Они связались после того, как увидели раннюю версию исследований друг друга на сервере препринтов. Клэр описывает это как «самое грандиозное научное совпадение» в их жизни. Команды решили опубликовать свои исследования вместе, чтобы подтвердить результаты друг друга и способствовать внедрению своих новых идей.

Пока неясно, как эта доказательная технология проявит себя в полевых условиях. Воздушная э ДНК в дикой природе более рассеяна, и на ее обнаружение могут повлиять такие факторы окружающей среды, как погода и ветер. Но как водная э ДНК развивалась в течение последнего десятилетия, так и воздушная э ДНК будет развиваться, говорит Клэр. «Я с нетерпением жду, когда другие люди начнут использовать этот метод»