Ученые, стремящиеся измерить биоразнообразие диких животных, добавили в свой арсенал удивительный инструмент — кровососущих пиявок.
В новом исследовании, проведенном группой ученых из Гарварда, образцы ДНК, извлеченные из крови пиявок, были использованы для картирования животных, обитающих в природном заповеднике Айлаошань в провинции Юньнань, Китай. Результаты исследования показывают, что эти образцы можно использовать, чтобы выяснить, какие дикие животные присутствуют на больших охраняемых территориях, таких как национальные парки , и помогают использовать пиявок в качестве инструмента наблюдения для сохранения животных .
«Это исследование показывает, как ДНК, полученную из пиявок, можно использовать для оценки биоразнообразия в масштабе, который делает ее полезной в качестве реального инструмента сохранения», — сказал Крис Бейкер, научный сотрудник лаборатории Наоми Пирс в Гарварде и один из руководителей исследования. авторы. «Мы предлагаем способ измерения биоразнообразия диких животных и, в частности, способ прямого измерения биоразнообразия».
В исследовании используется ДНК, извлеченная из более чем 30 000 пиявок, для изучения более 80 видов позвоночных, включая земноводных, млекопитающих, птиц и чешуйчатых. Пиявки были собраны в течение трех месяцев лесниками в заповеднике площадью 260 квадратных миль, который простирается почти на 80 миль вдоль горного хребта в Южном Китае.
Работа, опубликованная в Nature Communications , решает серьезную практическую проблему измерения биоразнообразия животных, предоставляя способ сделать это в деталях на больших пространствах. Охраняемые территории часто выделяются с целью сохранения сообществ диких животных, но прямой мониторинг этих сообществ требует больших затрат и времени.
«Вы можете установить автоматические камеры, вы можете установить акустические записывающие устройства или вы можете сделать это вручную, когда люди выйдут на поле для наблюдения за вещами, но это трудно сделать в действительно больших масштабах», — сказал Бейкер. «Эти исследования, как правило, либо ограничены в пространственном масштабе, который они могут охватывать, либо ограничены в частоте, с которой они могут проводиться, либо ограничены в разрешении, которое они могут обеспечить. Мы хотели иметь возможность использовать экологическую ДНК как способ быть в состоянии решить эту проблему… вместо того, чтобы полагаться на прокси, такие как лесной покров или бюджет лесничих».
Пиявки оказались идеальными для этой работы.
Одна из причин заключается в том, что они многочисленны, по крайней мере, в тропической среде. Они также питаются широким кругом животных, от крупных медведей до маленьких мышей. Их стратегия кормления «сиди и жди» означает, что где бы они ни были собраны, весьма вероятно, что животное, которым они питались, было в этом районе, что упрощает их картографирование. Это также означает, что они медленно переваривают пищу от одного приема пищи к другому. Например, ученые из китайского Куньминского института зоологии, с которыми сотрудничали исследователи из Гарварда, все еще могут получать кровь животных от пиявок через четыре месяца после последнего кормления.
Исследователи искали последовательности ДНК, присутствующие только у позвоночных, чтобы идентифицировать животных, которыми питались пиявки. Прошлые исследования показали, что это возможно, но считается, что это первый случай, когда анализ ДНК был проведен в таком большом масштабе.
Исследователи Гарвардского и Куньминского институтов координировали свои действия с 160 рейнджерами-добровольцами для сбора пиявок. Команда в Китае извлекла ДНК из образцов, организовала секвенирование и исследовала, каким животным принадлежала ДНК. Команда из Гарварда проанализировала местонахождение животных, используя технику, известную как многовидовое моделирование занятости, которая учитывает экологические закономерности.
Команде удалось идентифицировать 86 видов позвоночных. Некоторые из этих видов перечислены Международным союзом охраны природы как находящиеся под угрозой исчезновения. К ним относятся азиатский черный медведь, хохлатый олень, макака с коротким хвостом, несколько видов лягушек и антилопоподобное существо, называемое сероу.
Исследование также показало растущее давление на заповедник со стороны деятельности человека, такой как сельское хозяйство, животноводство и браконьерство. ДНК коров, овец и коз, например, была извлечена из пиявок, собранных на территории заповедника, особенно на окраинах. Это предполагает, что животные с окружающих сельскохозяйственных угодий пасутся в заповеднике, где они могут начать конкурировать за ресурсы или иным образом ухудшать среду обитания.
Исследователи надеются, что результаты их исследования могут быть использованы в качестве основы для отслеживания изменений в популяциях диких животных в Айлаошань в будущем, и что этот метод может стать стратегией улучшенного мониторинга диких животных в тропических и субтропических районах, где пиявки обильны.
Они также видят более широкое применение с точки зрения отслеживания зоонозных резервуаров болезней, поскольку кровь пиявок также может быть проверена на наличие вирусов, которые они содержат. Это особенно актуально, учитывая, что пандемия COVID-19, как считалось, была вызвана животными, такими как летучие мыши, до того, как она была передана людям.
«Вы можете использовать пиявок, чтобы узнать, какие вирусы они переносят», — сказал Пирс, профессор биологии Хесселя в OEB и куратор чешуекрылых в Музее сравнительной зоологии. «Это довольно эффективный способ взять образцы большого разнообразия диких животных, и если мы думаем, что [резервуары зоонозных заболеваний] действительно вызывают беспокойство и мониторинг, это хороший способ сделать это».
