Ученые выявили десятилетия данных о ДНК в воздухе, скрытые в старых воздушных фильтрах

Учёные впервые сумели извлечь и проанализировать десятилетия накопленной ДНК из воздушных фильтров, превращая обычный радиационный мониторинг в уникальный архив биоразнообразия. Исследование стало крупнейшим и самым детальным долгосрочным анализом экологической ДНК из воздуха, когда-либо проведённым.

Все живые организмы оставляют в окружающей среде микроскопические фрагменты генетического материала, которые разносятся по воздуху и могут сохраняться десятилетиями при определённых условиях. До недавнего времени учёные не имели возможности получать непрерывную долгосрочную запись таких следов. Как оказалось, эта запись всё это время находилась у них под носом.

Сотни станций по всему миру используют фильтры для контроля радиоактивных веществ, и один из таких архивов, хранившийся с 1960-х годов в подвале Шведского агентства оборонных исследований (FOI), стал основой новой работы. Когда исследователь Пер Стенберг обнаружил коллекцию почти десять лет назад, он вместе с коллегой Матсом Форсманом сразу осознали её потенциал.

Фильтры со станции за пределами Кируны на севере Швеции фиксировали ДНК растений, грибов, насекомых, микробов, птиц, рыб и крупных млекопитающих, таких как лоси и северные олени, неделю за неделей. Секвенирование материала позволило идентифицировать около 2700 групп организмов в радиусе нескольких километров от станции и проследить изменения их присутствия в течение 34 лет.

Долгосрочные данные показали снижение биоразнообразия с 1970-х до начала 2000-х годов. Особенно сократились виды, связанные с хвойными лесами, включая лишайники и грибы. Учёные отметили, что климатические изменения объяснить эти тенденции полностью не могут, и предполагают влияние антропогенных факторов, таких как методы ведения лесного хозяйства.

В отличие от предыдущих исследований воздушной ДНК, данная работа отличается масштабом и глубиной. Команда объединила секвенирование, машинное обучение для идентификации видов и моделирование воздушных потоков, чтобы определить источники генетического материала. Сравнение с полевыми наблюдениями подтвердило высокую точность метода в выявлении видов и отслеживании изменений их популяций.

Новый подход открывает перспективы для мониторинга биоразнообразия в труднодоступных или слабо изученных регионах, где исторические данные ограничены. Существующие сети воздушных фильтров могут стать глобальными обсерваториями жизни на Земле, позволяя отслеживать генетические вариации, появление инвазивных видов и распространение патогенов.

Читайте также: