Российские и китайские ученые проведели ДНК-идентификацию рыб озера Плещеево

Международный день биологического разнообразия отмечается с 1995 года 22 мая. Природоохранная дата была провозглашена Генеральной Ассамблеей ООН.

На заповедных территориях нашей страны круглый год проводятся научные исследования, направленные на изучение и сохранение биологического разнообразия.

Некоторые из них являются своего рода «визитной карточкой» ООПТ, позволяя отслеживать изменения определенного вида флоры или фауны на протяжении нескольких десятилетий, делать прогнозы о состоянии популяции и необходимости принятия дополнительных мер по её поддержке или охране. В этот день хотим рассказать вам о том, что озеро Плещеево стало модельным водоемом по изучению ихтиофауны методом метабаркодинга.

Ученые Института биологии внутренних вод им. И.Д. Папанина РАН, Института проблем экологии и эволюции им. А.Н. Северцова РАН и Нанкинского университета провели исследование, посвящённое методам оценки видового богатства водоёмов на примере ихтиофауны озера Плещеево. Результаты были опубликованы в международном журнале WATER.

Развитие молекулярно-генетических методов открыло для биологов большие возможности для более точного, быстрого и подробного изучения видового богатства, чем при «классическом» подходе с многолетними наблюдениями и длительной скрупулёзной камеральной обработкой. Благодаря развитию международного проекта по ДНК-идентификации животных в настоящее время накоплен большой объём данных о генетическом разнообразии миллионов видов животных и растений. Сейчас имеется возможность практически в автоматическом режиме определять вид животного наподобие того, как по небольшому штрих-коду в магазине можно узнать всё о товаре – от его цены до места изготовления. 

Однако, чем больше исследователи накапливают знаний о генетической изменчивости животных и методах биоинформационной обработки – тем больше возникает поводов выделить те или иные популяции в отдельные таксоны. Это выражается в массовом описании новых видов, что даже получило название «таксономическая инфляция». Ключевым вопросов в этом процессе является способ выделения (делимитации) «таксономических единиц» на основании молекулярных данных (так называемые mOTUs). 

Есть несколько математических подходов к выделению таких «таксономических единиц», реализованных во множестве компьютерных программ. В работе, выполненной коллективом исследователей из российских и китайских научных организаций, проведена ДНК-идентификация рыб из озера Плещеево (Ярославская область). Ихтиофауна этого озера довольно бедная и хорошо изучена, при этом здесь обитает уникальная популяция переславской ряпушки - особоохраняемого вида рыб из "Красной книги России". Полученные результаты сравнили с материалом из международных баз данных. В результате был получен набор из 125 последовательностей (24 из которых для озера Плещеево), который в дальнейшем проанализирован 15 разными методами делимитации. Из 21 вида рыб, определяемых «классическим» методом, на основании генетических данных было получено от 16 до 43 mOTUs (вероятных видов). Сравнительный анализ выделил 5 наиболее адекватных методов делимитации видов на основании генетических данных, и для некоторых были представлены простые скрипты вычисления для среды 'R'. 

Исследователи смогли точно констатировать, что априорные причины использования того или иного метода на сегодняшний день недостаточно сформулированы, и для точной и всесторонней оценки биоразнообразия необходимо использовать комбинацию нескольких методов, основанных на разных подходах. Высокое генетическое разнообразие приводит к существованию нескольких филогенетических линий внутри многих видов, что демонстрирует полезность концепции «полиморфных видов», которая нисколько не уменьшает видовое богатство и не препятствует рациональному использованию и охране биоразнообразия.

Материал подготовлен по публикации: Karabanov DP, Kotov AA, Borovikova EA, Kodukhova YV, Zhang X. Comparison of the Efficiency of Single-Locus Species Delimitation Methods: A Case Study of a Single Lake Fish Population in Comparison against the Barcodes from International Databases. Water. 2023; 15(10):1851. https://doi.org/10.3390/w15101851

Пресс-служба национального парка