Ученые показали, что ДНК, собранная из воздуха, позволяет отслеживать различные организмы и вещества — от диких животных и вирусов до аллергенов. Они проанализировали воздух Дублина, обнаружив там ДНК сотен патогенов, а также следы людей. Методика основана на фильтрации воздуха и последующем быстром секвенировании ДНК. Это открывает новые возможности для исследований организмов без необходимости напрямую контактировать с ними. Работа опубликована в журнале Nature Ecology & Evolution.
Анализ ДНК применяют для разных целей: установления родства, выявления наследственных заболеваний, определения предрасположенности к болезням, а также для идентификации личности, например, в криминалистике. При этом обычно берут образцы крови, слюны, кожи или других тканей. Основная сложность в анализе ДНК — это необходимость получить достаточно чистый и полный материал, а также правильно расшифровать огромный объем информации, закодированной в молекуле. Для этого нужны специальные приборы и опытные специалисты, которые могут распознать важные генетические особенности среди множества данных.
Исследователи разработали новые методы анализа окружающей ДНК, собранной из воздуха, чтобы изучать биологическое разнообразие и генетическую информацию различных видов, включая человека и диких животных. Для сбора образцов они использовали простые воздушные фильтры, которые работали от нескольких часов до нескольких недель, захватывая ДНК микроорганизмов, растений, животных в воздухе Дублина.
«Когда мы начинали, казалось, что будет трудно получить неповрежденные крупные фрагменты ДНК из воздуха. Но это не так. На самом деле мы находим много информативной ДНК. Это означает, что вы можете изучать виды, не беспокоя их напрямую, даже не видя их. Это открывает огромные возможности для одновременного изучения всех видов в определенной местности — от микробов и вирусов до позвоночных, таких как рыси и люди, — и всего, что находится между ними», — рассказал Дэвид Даффи из Флоридского университета.
Методы исследования включали шотган-секвенирование — технологию, при которой ДНК разбивается на множество небольших фрагментов, которые затем считываются с помощью портативного прибора. Полученные данные ученые обрабатывали с помощью облачного программного обеспечения для быстрого и точного анализа данных. Такой подход позволил исследователям за два дня получить подробный генетический профиль всех видов, присутствующих в пробах воздуха, включая вирусы, бактерии, аллергены и патогены. Например, из воздуха Дублина команде удалось выявить сотни различных человеческих патогенов и аллергенов, а также определить генетические особенности разных людей. Это демонстрирует возможность применения нового метода для мониторинга здоровья населения и отслеживания заболеваний.
С помощью воздушных фильтров ученым удалось собрать ДНК редких и скрытных животных в лесу Флориды, таких как рысь и кругопряды-нефилы. Анализ митохондриальной ДНК позволил определить географическое происхождение этих животных. Такой метод способствует сохранению и отслеживанию диких популяций без необходимости их непосредственного наблюдения или сбора образцов.
Кроме того, ученые обнаружили в воздухе ДНК насекомых-переносчиков болезней, таких как комары и клещи, а также вредителей, включая тараканов и термитов. Технология открывает новые возможности для контроля и мониторинга распространения вредителей и переносчиков заболеваний.
Исследователи также сократили этап выделения ДНК с одного часа до 10 минут без потери качества, что делает возможным практически оперативный анализ в полевых условиях.
Таким образом, исследование показало, что сбор и анализ окружающей ДНК из воздуха — это эффективный и быстрый способ мониторинга биоразнообразия, отслеживания патогенов, аллергенов, а также присутствия наркотических веществ и вредителей в городских и природных условиях. Эта технология может существенно помочь в охране природы, здравоохранении и контроле за экологической ситуацией.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
