«Мы на удивление мало знаем о морских видах и экосистемах в Арктике, так как полевые работы и мониторинг биоразнообразия в этой области часто обходятся дорого и сложно», – говорит доцент кафедры морских млекопитающих и инициатор исследования Мортен Танге Ольсен из GLOBE. Институт на факультете здравоохранения и медицинских наук Копенгагенского университета.
Чтобы ответить на эти вопросы, исследователи из Копенгагенского университета, Орхусского университета и Гренландского института природных ресурсов собрали пробы воды в Западной Гренландии с помощью местных охотников и рыбаков. Их метод прост: выйдите в море на маленькой лодке и наберите воду в бутылки.
Однако содержание намного сложнее. Бутылки с морской водой содержат так называемую экологическую ДНК, которая может дать представление о том, как изменения климата и деятельность человека влияют на биоразнообразие. Исследователи решили сосредоточиться на гренландском ките, который представляет собой ключевой вид в арктической экосистеме и, следовательно, является хорошим индикатором изменений температуры воды и морского ледяного покрова.
«Образцы воды содержат достаточно ДНК гренландских китов, чтобы определить их присутствие, генетическое разнообразие, состав популяции и характер миграции. На самом деле вы можете наблюдать за морским биоразнообразием Арктики, просто отправляясь в небольшую лодку и собирая воду в бутылки, которая впоследствии анализируется в лаборатории ДНК.
Таким образом, мы можем следить за тем, как люди и изменения климата влияют на гренландского кита и других морских обитателей Арктики », – говорит Мортен Танге Олсен.
След в бутылке
Вместе с местными охотниками и рыбаками в Кекертарсуаке (Годхавн) исследователи собрали более 100 литров воды из залива Диско в Западной Гренландии в мае 2017 и 2018 гг.
В мае морской лед только что разошелся, и гренландские киты посещают этот район в поисках корма. Образцы были собраны с небольших лодок вдоль разрезов и, в частности, на «следе» гренландских китов – небольшая рябь на поверхности воды, возникающая, когда киты поднимаются, чтобы дышать и снова нырять.
«В таком следе гораздо больше ДНК гренландского кита, чем в случайной пробе воды, собранной в то же время в том же районе. ДНК гренландского кита можно найти в следе, по крайней мере, через 10 минут после голубя кита », – говорит Натасья Ликке Корфиксен, которая помогла инициировать исследование в рамках своей магистерской диссертации на факультете естественных наук Копенгагенского университета и Гренландском институте исследований.
Природные ресурсы.
Оптимизируя методы ДНК в лаборатории, исследователи надеются секвенировать весь геном кита на основе образцов воды. «До сих пор нам удалось секвенировать митохондриальные геномы из образцов воды, и в настоящее время мы тестируем различные методы захвата всего генома кита, а также геномов водорослей и ракообразных, которые составляют часть их пищевой цепи», – говорит доктор философии.
Студентка института GLOBE Дора Секели.
Здоровье и генетика на основе образца воды
Исследователи надеются, что, оптимизировав протоколы выделения ДНК и секвенирования, а также узнав больше о связи между генами, поведением и здоровьем, они в конечном итоге смогут использовать этот метод для мониторинга состояния здоровья гренландского кита и многих других животных.
«Экологическая ДНК быстро развивается и все чаще используется для мониторинга биоразнообразия в озерах, реках, водно-болотных угодьях и, в некоторой степени, в море. Мы показали, что этот метод также полезен в Арктике и что с его помощью можно отслеживать не только присутствие вида, но и его разнообразие и характер передвижения.
Продолжая развивать этот простой метод, мы можем значительно расширить наши знания о морском биоразнообразии и, надеюсь, о влиянии как изменений климата, так и деятельности человека », – говорит Мортен Танге Ольсен.