Hidden DNA is revealing secrets of animals’ lives

Hidden DNA is revealing secrets of animals’ lives Скрытая ДНК раскрывает секреты жизни животных

eDNA, shed by plants and animals are providing astonishing biological insights эДНК, выделяемая растениями и животными, дает удивительные биологические знания.

It had been more than 140 years since A two-legged, foot-long salamander Прошло более 140 лет с тех пор, как двуногая саламандра длиной в фут protected by the state of Texas—had been found near Eagle Pass находится под защитой штата Техас — был найден недалеко от Игл-Пасс, a town on the United States-Mexico border город на границе США и Мексики. But in 2019, biologist Krista Ruppert realized Но в 2019 году биолог Криста Рупперт поняла that she just needed a pitcher of muddy water to filter что ей просто нужен кувшин с мутной водой, чтобы фильтровать to prove they were still there чтобы доказать, что они все еще были там. At Eagle Pass, Ruppert found enough environmental DNA—trace genetic material На Игл-Пасс Руперт нашел достаточное количество ДНК из окружающей среды — следов генетического материала. left behind as organisms crawl, swim, or flap their way through life оставлены позади, когда организмы ползают, плавают или машут крыльями на своем пути через жизнь to establish that the elusive amphibians still live in the area установить, что неуловимые земноводные все еще обитают в этом районе. In the last decade or so, environmental DNA, or eDNA За последнее десятилетие или около того экологическая ДНК или эДНК has revolutionized marine and aquatic research произвел революцию в морских и водных исследованиях by allowing scientists to sample “an entire ecosystem” with a liter of water позволяя ученым пробовать «всю экосистему» с литром воды. eDNA has become biologists’ skeleton key эДНК стала отмычкой биологов as it’s a relatively cheap, noninvasive, and simple technique поскольку это относительно дешевый, неинвазивный и простой метод that can be modified to study any form of life которые можно модифицировать для изучения любой формы жизни and it often requires less time and labor than previous methods и это часто требует меньше времени и труда, чем предыдущие методы.

Остановитесь и протрите розыPermalink

In 2017, researchers from Denmark В 2017 году исследователи из Дании plucked a bouquet of wildflowers from two Danish fields сорвал букет полевых цветов с двух датских полей and popped them into a chemical bath to extract any DNA on their surface и поместил их в химическую ванну, чтобы извлечь любую ДНК с их поверхности. A single wild celery flower had DNA from 25 species of arthropods Один цветок дикого сельдерея содержал ДНК 25 видов членистоногих. Overall they detected eDNA from at least 135 species with tremendous diversity В целом они обнаружили эДНК как минимум 135 видов с огромным разнообразием. including species that have a very short time span of interactions включая виды, которые имеют очень короткий промежуток времени взаимодействия. eDNA samples taken from flowers could provide insight into Образцы эДНК, взятые из цветов, могут дать представление о a region or plant species’ most active pollinators наиболее активные опылители региона или видов растений.

Патогены в пескеPermalink

A team of scientists in Florida has recovered genetic material Группа ученых во Флориде восстановила генетический материал from the flipper prints left by individual loggerhead turtle hatchlings по отпечаткам ласт, оставленным отдельными детенышами логгерхедских черепах weighing about two quarters, making their way to the sea весом около двух четвертей, пробираясь к морю. Further analysis demonstrated that eDNA can also help the monitoring of disease Дальнейший анализ показал, что эДНК также может помочь в мониторинге заболеваний. The tiny tracks also contained eDNA from ChHV5 Крошечные треки также содержали эДНК ChHV5. a virus that causes the debilitating cancerous growths in young turtle вирус, который вызывает изнурительные раковые новообразования у молодых черепах. The discovery challenges the presiding theory Открытие бросает вызов существующей теории that the disease is passed horizontally что болезнь передается горизонтально, either through the water or through contact between turtles либо через воду, либо через контакт между черепахами. This possibly means that vertical transmission Возможно, это означает, что вертикальная передача from mother to hatchling is also at play от матери к детенышу тоже играет, which would have a really big knock-on effect что имело бы действительно большой эффект домино in terms of how this disease could be mitigated с точки зрения того, как можно смягчить это заболевание

Ясное голубое небоPermalink

Christina Lynggaard used a variety of vacuums Кристина Линггаард использовала различные пылесосы. to suck up air at the Copenhagen Zoo подышать воздухом в Копенгагенском зоопарке. By filtering air at several sites across the zoo Фильтруя воздух в нескольких местах зоопарка, Lynggaard ultimately detected 49 species of animals В конечном итоге Линггаард обнаружил 49 видов животных. even fish that were fed to predator species даже рыба, которую скармливали хищникам. But what was missed was almost as fascinating as what they found Но то, что было упущено, было почти так же увлекательно, как и то, что они нашли. Some species were never detected Некоторые виды никогда не были обнаружены, she thought, if she was smelling any scent that they’re putting off подумала она, если бы она почувствовала запах, который они откладывают, then there must be DNA being carried with those droplets тогда должна быть ДНК, переносимая этими каплями. But eDNA from the zoo’s most stinky resident Но эДНК самого вонючего жителя зоопарка, a maned wolf, evaded their filters гривистый волк, уклонился от их фильтров.

Открытый океанPermalink

Population dynamics for the whale shark Динамика популяции китовой акулы, an enigmatic giant that doesn’t need to surface for air загадочный гигант, которому не нужно всплывать, чтобы глотнуть воздуха, remain something of a mystery to scientists остается загадкой для ученых. To learn about them scientists typically use spears to take biopsies from their bodies Чтобы узнать о них, ученые обычно используют копья для биопсии их тел. But by collecting eDNA samples a few meters behind whale sharks Но, собрав образцы эДНК в нескольких метрах от китовых акул Dugal and her team obtained clear enough reads Дугал и ее команда получили достаточно четкие показания to determine individual sharks’ genetic markers that provide information определить генетические маркеры отдельных акул, которые предоставляют информацию on where its ancestors lived and its relatedness to other populations о том, где жили его предки, и о его родстве с другими популяциями. They were a perfect match for traditional biopsies taken from the same individuals Они идеально подходили для традиционных биопсий, взятых у тех же людей.

Беспозвоночные информаторыPermalink

A flourishing subfield of eDNA is iDNA, or invertebrate-acquired DNA Процветающей областью эДНК является иДНК, или ДНК, приобретенная беспозвоночными. Early studies on sea sponges have found Ранние исследования морских губок обнаружили they create accidental eDNA repositories as they filter-feed они создают случайные репозитории эДНК по мере фильтрации, while leeches contain a genetic record of their past blood meals в то время как пиявки содержат генетическую запись о своих прошлых приемах крови that can last as long as four months это может длиться до четырех месяцев. Researchers have also recovered species-level DNA from Исследователи также восстановили ДНК видового уровня из the guts of dung beetles that dined on other animals’ faeces кишки навозных жуков, питавшихся фекалиями других животных.

Чайные листья, которые рассказывают прошлоеPermalink

A German team reported finding eDNA from 1,279 distinct species Немецкая команда сообщила об обнаружении эДНК 1279 различных видов. of insects, spiders, and other arthropods in teas and spices purchased in grocery stores насекомых, пауков и других членистоногих в чаях и специях, купленных в продуктовых магазинах. This finding unlocks a potential treasure trove of new data Это открытие открывает потенциальную сокровищницу новых данных. as the historical botanical specimens collected around the world for centuries как исторические ботанические образцы, собранные по всему миру на протяжении веков could contain information on the species that surrounded them in life могли содержать информацию о видах, которые их окружали при жизни.

Нет «серебряной пули»Permalink

But even eDNA’s biggest proponents say it’s just a supplement Но даже самые большие сторонники eDNA говорят, что это просто добавка, and not a replacement, for traditional field sampling techniques а не замена традиционным методам отбора проб в полевых условиях. So far, eDNA can’t reveal an organism’s age, sex, or body condition Пока что эДНК не может определить возраст, пол или состояние тела организма. Still, it’s hard to overstate the sense of wonder scientists feel Тем не менее трудно переоценить чувство чуда, которое испытывают ученые. at the power of the technique в силе техники.