Что рассказывает экологическая ДНК о «забытых» экосистемах Колумбии

Группа ученых опубликовала результаты самого масштабного исследования подземного биоразнообразия в Колумбии и Южной Америке. В течение пяти лет исследователи собирали образцы экологической ДНК (эДНК) в 21 пещере страны, чтобы описать жизнь в труднодоступных экосистемах, которые часто остаются без внимания большой науки.

Первый опыт работы с технологией эДНК едва не заставил биолога Карлоса Лассо разочароваться в методе. Работая в Андах, он получил результаты, указывающие на присутствие в горной реке тихоокеанской сардины. Испанский ученый, живущий в Колумбии более 15 лет, был возмущен: «Откуда здесь взяться морской рыбе?» Однако вскоре выяснилось, что невероятная чувствительность метода сыграла с ним шутку — система распознала следы ДНК консервированных сардин, которые Лассо использовал в качестве приманки. Этот случай доказал: технология настолько точна, что фиксирует даже малейшее «загрязнение» среды генетическим материалом.

Недавно Карлос Лассо вместе с коллегами Даниэлой Мартинелли-Марин, Сусаной Кабальеро и Франческо Сауро представил полноценный отчет о биоразнообразии водных и наземных позвоночных в пещерах. Ученые называют эти места «сиротскими» экосистемами, так как они долгое время игнорировались глобальными экологическими исследованиями. Работа не только расширила знания о подземных жителях, но и помогла зафиксировать новые зоны обитания для летучих мышей, кайманов и редких птиц.

Поиск генетических следов

Суть метода эДНК заключается в том, что любое животное оставляет в окружающей среде следы своего пребывания: частицы кожи, слизь, чешую или продукты жизнедеятельности. Ученым достаточно собрать образцы воды в пещере и профильтровать их. Из полученного осадка выделяется ДНК — точно так же, как из образца крови или ткани.

В условиях глобального кризиса биоразнообразия традиционные методы мониторинга, требующие отлова животных, становятся недостаточно эффективными. Если исследователь не увидел особь своими глазами, это не значит, что вида нет в экосистеме. Технология эДНК решает эту проблему. Кроме того, изучение пещер — крайне опасное и трудоемкое занятие. Один километр пути под землей по сложности равен пяти километрам на поверхности. Исследователям приходится сталкиваться с темнотой, риском внезапных затоплений и опасными грибковыми инфекциями, такими как гистоплазмоз.

Результаты и открытия

С 2019 по 2024 год команда обследовала 21 пещеру в шести спелеологических регионах страны — от карибского острова Сан-Андрес до лесов Амазонии. В каждой точке собирали по семь литров воды, которую затем пропускали через специальные фильтры с микроскопическими порами. Полученные образцы анализировались в лабораториях Великобритании с использованием метода генетического штрихкодирования (метабаркодинга).

В ходе исследования было идентифицировано 111 видов животных, включая:

• 51 вид рыб;
• 32 вида млекопитающих;
• 13 видов птиц;
• 8 видов земноводных;
• 3 вида пресмыкающихся.

Одним из самых удивительных открытий стало обнаружение птицы гуахаро (Steatornis caripensis) на острове Сан-Андрес. Ранее считалось, что в Колумбии этот вид обитает только в материковых Андах. Также ученые зафиксировали присутствие гладколобого каймана (Paleosuchus palpebrosus) в высокогорных пещерах, хотя обычно этот вид предпочитает низменности.

Помимо научных открытий, метод помог выявить тревожные сигналы. В образцах были найдены следы азиатского сома — инвазивного вида. Хотя это может быть результатом употребления рыбы в пищу местными жителями неподалеку от пещер, находка подчеркивает важность постоянного мониторинга.

Авторы исследования подчеркивают, что экологическая ДНК — это мощный инструмент для первичной оценки состояния природы. В будущем ученые планируют создать собственную генетическую базу данных колумбийских видов, что позволит проводить мониторинг еще быстрее и точнее, привлекая к защите хрупких подземных миров местные сообщества.