С помощью нескольких чашек воды ученые используют эДНК для изучения редких существ, живущих в уединении

Nov 11, 2023

Некоторые обитатели океана ведут затворнический образ жизни и прячутся от зондов и тралов человека. Другие существа редки и находятся на грани исчезновения из-за потепления и повышения кислотности воды.

В прошлом изучение редких и уединенных существ создавало проблемы для учёных. В последние годы нам помогла ДНК окружающей среды, или эДНК. Чтобы выделить эДНК, ученые черпают воду из океана.

«Вы ловите все, что падает с рыбы: чешую, слизь или фекалии, и получаете крошечные фрагменты, отдельные клетки и тому подобное. Затем вы пытаетесь найти эти клетки в гигантской бутылке с водой. ", - сказал Эндрю Шелтон, эколог-исследователь Национального управления океанических и атмосферных исследований.

Во время двухнедельного путешествия в мае этого года ученые взяли образцы на борту исследовательского судна Bell M. Shimada NOAA во время исследования экосистемы Северного Калифорнийского течения.

«Один человек будет собирать образцы воды с эДНК и приходить на эту станцию», — сказала Дженнифер Фишер, со-главный научный сотрудник Shimada, показывая другим, как использовать оборудование для фильтрации эДНК.

Взяв образцы с различных глубин океана, ученые пропустили воду через фильтры размером с серебряный доллар, которые выглядели как крошечные фильтры для кофе.

Гул насосов затмил остальной шум в влажной лаборатории корабля, где ученые провели большую часть своего почти двухнедельного пребывания на борту корабля, собирая данные, которые могли бы помочь пролить больше света на крошечный планктон и другую океанскую жизнь, служащую пищей для лосося. .

Процесс фильтрации иногда был кропотливым и трудоемким, в зависимости от количества мусора в воде. Насосы перекачивали воду через стеклянные чашки, покрытые алюминиевой фольгой. Затем лишняя вода стекала по трубам в большую бутыль.

Ученые осторожно удалили фильтры, которые, как они надеялись, были заполнены эДНК. Ученые использовали пинцет, чтобы поместить фильтры в пластиковые пробирки для анализа в наземной лаборатории.

За последнее десятилетие технология eDNA также позволила ученым-природоохранникам выяснить, присутствуют ли редкие и находящиеся под угрозой исчезновения виды в определенных средах. Совсем недавно руководители рыбного хозяйства стали использовать электронную ДНК в качестве инструмента, чтобы больше узнать о рыбных запасах на огромных пространствах, таких как океан.

Около 65 образцов эДНК, собранных учеными на «Шимаде», были отправлены Нику Адамсу, океанографу-исследователю из NOAA в Сиэтле. Позже в этом сезоне исследовательские экспедиции также собрали образцы для анализа Адамса.

Адамс надеялся определить разнообразие фитопланктона в пробах воды, собранных на Симаде. Фитопланктон — первое звено океанической пищевой сети. Фитопланктон питает другие организмы, которыми питается лосось.

«Когда мы проведем наш необычный анализ, мы сможем сказать: «О, этот фрагмент ДНК принадлежит этому организму, этот принадлежит этому организму», — сказал Адамс.

Затем он будет работать с другими учеными и данными, собранными в ходе исследования Симады, чтобы сравнить информацию и получить более полную картину того, что происходило в океане, где были собраны образцы.

Примерно через три месяца после путешествия «Шимады» 6–17 мая Адамс ждал анализа образцов эДНК. Ученые собирали образцы для Адамса на каждой остановке судна.

Адамс хранил эти образцы в морозильной камере при температуре -80 градусов по Цельсию или -112 градусов по Фаренгейту.

Чтобы подготовить образцы, он поместил фильтры в пробирку с крошечными стеклянными шариками и буфером для экстракции ДНК. Затем бисерная машина встряхивала образцы.

«Это просто выбивает из них сопли», — сказал Адамс. «Просто чтобы получить все мелкие частицы, и особенно планктон, которые я ищу. Некоторые фитопланктоны имеют эти кремнеземные оболочки, и их трудно взломать».

Вот почему машинка для отбивания бисера пригодится. Затем Адамс хранил образцы на ночь, инкубируя их при температуре около 132 градусов по Фаренгейту.

На следующее утро Адамс прокрутил пробирки с образцами и удалил буфер для экстракции ДНК.

«ДНК будет прилипать к стеклу при высоких концентрациях соли. Поэтому ДНК будет прилипать к стеклянным пробиркам. Вы смываете все плохое, а затем используете воду или другой тип буфера, чтобы удалить ДНК со стекла. очищенная ДНК», — сказал Адамс.