Исследователи из Университета штата Мэн и лаборатории Биглоу по изучению океана продемонстрировали новый подход к пониманию рациона недавно вылупившихся американских омаров. Это открывает возможности для лучшего понимания их роли в экосистеме залива Мэн.
Учёные мало знают о том, что едят личинки омаров и как их рацион влияет на выживание. Это связано в первую очередь с тем, что эти ракообразные имеют длину около четверти дюйма, а их желудки размером с булавочную головку. Это делает их непростой задачей для изучения под микроскопом — традиционного метода проведения подобных исследований.
В новом исследовании, озаглавленном «Современные методы эДНК дополняют традиционную микроскопию в исследованиях рациона зоопланктона: пример с постличинками американского омара», опубликованном в журнале PLOS One, команда учёных показывает, как новые методы, основанные на использовании ДНК останков добычи вместе с традиционной микроскопией, могут дать более полное представление о пищевых привычках личинок омаров. Это помогает исследователям определить, будет ли изменение количества планктонной добычи в потепляющем океане мешать выживанию личинок омаров.
«Омары являются важным экономическим и культурным ресурсом. Они также играют важную экологическую роль как крупные ракообразные-падальщики, проводящие большую часть своей жизни на дне залива Мэн», — сказал Алекс Ашер, ведущий автор публикации, бывший аспирант Университета штата Мэн и научный сотрудник Quahog Bay Conservancy и Вудс-Хоулского океанографического института. «Это означает, что они хорошо изучены, но всё ещё существуют пробелы, когда речь заходит об их ранней истории жизни».
Для преодоления ограничений в исследованиях рациона омаров команда использовала два молекулярных подхода для изучения образцов.
Первый — метаба́р-кодинг, подход, который использует «универсальный» генетический маркер для широкой идентификации добычи, присутствующей в желудках личинок омаров. Он также широко используется при изучении ДНК окружающей среды.
В этом первом исследовании недавно вылупившегося омара с помощью метаба́р-кодирования Ашер и исследовательская группа не только подтвердили некоторые из распространённых широких категорий добычи, наблюдаемых с помощью микроскопии, но и обнаружили сильный сигнал от других видов добычи, имеющих мягкие части тела на ранних стадиях их жизни, таких как черви и рыбьи яйца. Они также обнаружили в рационе большое разнообразие одноклеточных организмов, таких как микроводоросли и грибы, большинство из которых, вероятно, были пищей, потребляемой животными-жертвами.
Однако одной из проблем этого подхода является то, что ДНК личинки омара может подавлять сигнал от близкородственной добычи в рационе, такой как другие виды ракообразных. Чтобы противостоять этому, команда разработала специальный блокиратор, который смог замаскировать большую часть генетического материала омара, раскрывая разнообразие организмов, которые невозможно было идентифицировать визуально.
Следующим представленным подходом стала полимеразная цепная реакция (ПЦР) на основе праймера и зонда, разработанная для выявления конкретного вида добычи, представляющего интерес, с высокой точностью. В этом случае исследователи хотели узнать, потребляют ли личинки омаров Calanus finmarchicus, основной вид добычи ракообразных в зоопланктоне, обитающем в северных водах. Если омар съел Calanus, праймер и зонд присоединяются к ДНК добычи и подсвечиваются флуоресценцией, как в ПЦР-тесте на COVID-19.
«Теперь у нас есть более широкий набор инструментов для понимания рациона личинок, который не только использует видимые доказательства традиционной микроскопии, но и использует два новых молекулярных подхода, открывающих окно в невидимое», — сказал Ричард Уэйл, соавтор исследования, бывший директор Института омаров Университета штата Мэн и заслуженный профессор Школы морских наук. «Это поможет нам ответить на давно стоящие вопросы о том, как личинки омаров взаимодействуют с планктонной пищевой сетью».
Эта работа также служит важным шагом в понимании ранее отмеченной сильной корреляции между численностью класса омаров и обилием Calanus. В результате исследователи подозревают, что популяция омаров в заливе Мэн может зависеть от доступной добычи на их критически ранних стадиях в планктоне.
«Каковы важные компоненты рациона личинок омаров? — спросил Ашер. — Какие виды добычи действительно их поддерживают, и будут ли эти виды добычи более или менее доступны для них в будущем?»
Ответы на эти вопросы имеют реальное значение для индустрии омаров штата Мэн, экосистем, в которых они обитают, и прибрежных сообществ, которые от них зависят.
Используя эти методы, исследовательская группа готовит предстоящую публикацию, чтобы более полно раскрыть рацион ранних и поздних стадий личинок омаров в двух местах в заливе Мэн.
Предоставлено Университетом штата Мэн.