Пауки вдохновляют биологов на создание искусственных сетей для улавливания ДНК из воздуха и мониторинга биоразнообразия

Глобальный кризис сокращения биологического разнообразия бросает вызов нашим текущим возможностям мониторинга изменений в экосистемах.

Экологическая ДНК (eDNA) стала популярным методом. Он включает в себя взятие образца из окружающей среды и выделение ДНК для документирования видов, которые присутствуют (или недавно присутствовали). Данные eDNA сопоставляются с соответствующей идентификационной записью в справочной базе данных, подобно тому как штрих-коды сопоставляются с ценой товара в супермаркете.

Однако большинство образцов eDNA берутся из воды, пропуская литры жидкости через фильтр, который удерживает фрагменты ДНК для анализа. Этот метод хорошо работает для пресноводных и морских видов, но менее эффективен на суше.

Воздух как источник ДНК

Воздушная ДНК (airDNA) — это новый метод, который ещё не оптимизирован для широкого коммерческого применения, но имеет большие перспективы для улавливания сигналов биоразнообразия на суше.

Исследователи изучали вопрос о том, можно ли использовать естественные паутинные сети для сбора ДНК. Наше исследование идёт дальше. Вдохновлённые небольшим украшением на Хэллоуин, мы разработали искусственные паутинные сети, чтобы проверить, так ли они хороши, как настоящие, в улавливании ДНК из воздуха.

Данные показывают, что искусственные паутинные сети работают так же, как и настоящие, в обнаружении наземных видов.

Использование eDNA для мониторинга биоразнообразия

eDNA используется для мониторинга изменений в биоразнообразии, обнаружения новых видов и оценки успешности проектов по восстановлению или искоренению. Этот метод прост в использовании, дёшев и неинвазивен. Он уже применяется гражданскими учёными, общественными группами и коренными народами.

Однако виды, обитающие в основном на суше — млекопитающие, птицы, летучие мыши, рептилии, насекомые — менее хорошо обнаруживаются этим методом.

Первые исследования

Одно из первых исследований, демонстрирующих потенциал методов анализа воздушной ДНК, провело забор воздуха в зоологическом парке Хантингдоншира (Великобритания). Были обнаружены ДНК 17 наземных видов, включая чёрных и белых лемуров, обезьян-ревунов, ленивцев и тигров, а также их корма и других млекопитающих и птиц.

Это стимулировало дальнейшие исследования, в том числе изучение более дешёвых пассивных методов сбора airDNA, которые основаны на оседании воздуха на инертные биофильтры.

Недавние исследования показали, что естественные паутинные сети могут стать новым способом улавливания следов ДНК позвоночных из окружающей среды. Эта работа вызвала волнение среди исследователей, которые сразу увидели потенциал паутинных сетей для получения аэрозольной ДНК наряду с ДНК, полученной от самих пауков и их недавней добычи.

Потенциальные негативные последствия

Мы разделяли общее волнение наших коллег, но не могли не задаться вопросом о потенциальных негативных последствиях широкого использования этого метода для пауков. Пауки уже подвергаются негативному освещению в СМИ, но они играют важную роль в экосистеме, контролируя вредителей и болезни. Они съедают около 800 миллионов тонн насекомых ежегодно по всему миру.

Использование естественных сетей также менее надёжно, поскольку их размер и форма, а также то, как долго и где они используются, зависят от случая.

В сравнении с водными методами eDNA оба типа паутинных сетей в нашем исследовании выявили отчётливые признаки наземных сообществ. Но они также были хорошими биофильтрами для улавливания грибов, возможно, улавливая плавающие споры грибов.

Картина экосистемы, полученная с помощью обоих типов сетей, по сравнению с водной eDNA, также показывает, что эти методы, вероятно, дополняют друг друга, фиксируя более полный каталог видов как в наземных, так и в водных экосистемах.

Это отличная новость: искусственные паутинные сети просты и дешевы в изготовлении и обеспечивают лучший контроль над местоположением, частотой и продолжительностью сбора ДНК — всё это при сниженной стоимости для природы.

Дальнейшие шаги

Дальнейшие усовершенствования уже в пути. Нерешённые вопросы включают в себя то, сколько искусственных паутинных сетей нам нужно для достаточного захвата биоразнообразия, будут ли эти сети работать лучше или хуже в ветреную или влажную погоду, и могут ли другие материалы, помимо украшений на Хэллоуин, обеспечить ещё более совершенную искусственную сеть.

По мере того как мы продолжаем исследовать такие вопросы, возможно, ткачи природы предоставят нам дальнейшее вдохновение, которое поможет нам создать ещё более биомеханические решения для измерения биоразнообразия.

Предоставлено [The Conversation](https://phys.org/partners/the-conversation/).

Источник