Выделенная из воды ДНК помогла посчитать китовых акул

Международная группа ученых выделила ДНК китовых акул из образцов океанической воды. ДНК, выделенной из клеток, плавающих в толще океанической воды, оказалось достаточно для определения размеров популяции и других генетических характеристик китовых акул. Статья опубликована в журнале Nature Ecology & Evolution.

Китовая акула — это самая крупная рыба из всех современных видов: ее длина достигает 12–14 метров. В отличие от большинства других акул, она питается планктоном, фильтруя его с помощью цедильного аппарата, образованного жаберными дугами. Поскольку китовые акулы совершают далекие миграции, следуя за планктоном, и предпочитают держаться вдали от берегов, об их биологии известно не очень много. Например, китовые акулы считаются вымирающим видом, однако их численность точно не установлена.

До сих пор все работы по популяционной генетике китовых акул были основаны на анализе образцов тканей, полученных от выловленных рыб. Поскольку такой метод исследований не очень подходит для вымирающих видов, авторы данной статьи решили применить метод метагеномики — то есть секвенировании всей ДНК, полученной из образца окружающей среды (environmental DNA — eDNA). В предыдущих исследованиях анализ ДНК, полученной из образцов воды, применялся для  оценки численности водных макроорганизмов — однако в работах по популяционной генетике этот метод пока никто не использовал.

Авторы проанализировали 20 образцов морской воды, собранных в Персидском заливе у берегов Катара, где ранее было обнаружено сезонное скопление из более чем 300 китовых акул. Из образцов воды ученые выделили взвешенные в них клетки кожи и клетки, попавшие в воду с фекалиями и мочой — как китовых акул, так и других морских животных. Выделив и отсеквенировав всю ДНК, содержащуюся в этих клетках, авторы затем отобрали и проанализировали последовательности, принадлежащие китовым акулам.

Выделенной из воды ДНК оказалось достаточно для того, чтобы отсеквенировать участки митохондриального генома и установить, к каким гаплотипам митохондриальной ДНК относятся образцы. Оказалось, что скопление акул в Персидском заливе относится к индо-тихоокеанской популяции китовых акул (китовые акулы делятся на две основные популяции: индо-тихоокеанскую и атлантическую). Также полученных данных оказалось достаточно для оценки количества репродуктивных самок в мировой популяции китовых акул. Оказалось, что число таких самок — около 71 тысячи, что совпало с оценками, полученными на основе анализа обычных образцов ткани.

По мере того, как методы секвенирования ДНК становятся лучше и дешевле, метагеномика применяется во все большем числе исследований. Так, метагеномный анализ содержимого кишечника жуков-навозников позволил определить видовой состав млекопитающих в данном районе, а метагеномный анализ кишечного содержимого древних мумий — найти гены устойчивости к антибиотикам. А анализ осадков со дна канадских озер помог уточнить сценарий заселения Америки людьми.

Софья Долотовская