Ученые обнаружили свидетельства существования 187 таксономических отрядов в 20 литрах воды, собранной в одной из самых суровых сред обитания на Земле.
Группа ученых под руководством Общества охраны дикой природы (WCS) и Университета штата Аппалачи использовала ДНК из окружающей среды (eDNA) для документирования альпийского биоразнообразия самой высокой горы на Земле, Эвереста, высота которого составляет 8849 метров (29 032 фута). Эта важная работа является частью новаторской экспедиции National Geographic и Rolex Perpetual Planet Everest 2019 года, крупнейшей в истории научной экспедиции на Эверест.
В статье, опубликованной в журнале iScience, команда исследователей в течение четырех недель собирала эДНК из проб воды из десяти прудов и ручьев на глубинах от 4500 до 5500 метров. Эти участки включают в себя альпийские пояса, расположенные выше границы леса и содержащие множество видов цветковых растений и кустарников, а также эоловые пояса, простирающиеся за пределы цветковых растений и кустарников вверх по течению в биосфере. Они идентифицировали организмы, принадлежащие к 187 таксономическим отрядам, всего лишь из 20 литров воды, что составляет 16,3%, или одну шестую, от общего числа известных отрядов в Древе Жизни, генеалогическом древе биоразнообразия Земли.
Метод эДНК позволяет обнаруживать следы генетического материала, оставленного организмами и дикими животными, и предоставляет более доступный, быстрый и всесторонний способ повышения эффективности исследований по оценке биоразнообразия в водной среде. Образцы собираются с помощью герметичного контейнера с фильтром, улавливающим генетический материал, который затем анализируется в лаборатории с использованием метабаркодинга ДНК и других методов секвенирования. WCS использует эДНК для обнаружения редких и находящихся под угрозой исчезновения видов, от горбатых китов до мягкопанцирных черепах Свинхо, одного из самых редких видов на Земле.
Тепловая карта последовательностей прочтений бактерий, идентифицированных и классифицированных в таксономическом порядке с использованием SingleM и базы данных Greengenes для каждого участка.
Хотя исследования Эвереста были сосредоточены на идентификации организмов на уровне отряда, команде удалось определить многие организмы вплоть до уровня рода или вида.
Например, команда идентифицировала коловраток и тихоходок — двух крошечных животных, известных своей способностью выживать в самых суровых и экстремальных условиях и считающихся одними из самых выносливых животных на Земле. Кроме того, они обнаружили тибетского снежного птенца в национальном парке Сагарматха и с удивлением нашли такие виды, как домашние собаки и куры, которые демонстрируют влияние человеческой деятельности на ландшафт.
Они также обнаружили сосны, которые можно найти только на склонах холмов, расположенных очень далеко от мест отбора проб, что свидетельствует о том, как переносимая ветром пыльца поднимается высоко в эти водосборные бассейны. Еще одним существом, обнаруженным в нескольких местах, была подёнка, хорошо известный индикатор изменений окружающей среды.
Инвентаризация эДНК поможет в будущем в биомониторинге высоких Гималаев и в ретроспективных молекулярных исследованиях для оценки изменений во времени, вызванных изменением климата, таянием ледников и воздействием человека, которые меняют эту быстро меняющуюся, всемирно известную экосистему.
Доктор Трейси Сеймон из Программы здоровья животных WCS, соруководитель группы по изучению биополя Эвереста и ведущий исследователь, сказала: «В этом регионе очень богатое биоразнообразие. Альпийская среда, включая гору Эверест, должна рассматриваться как объект непрерывного долгосрочного мониторинга биоразнообразия, в дополнение к биоклиматическому мониторингу и оценке воздействия изменения климата».
Доктор Мариса Лим из Общества охраны дикой природы сказала: «Мы отправились на вершину мира в поисках жизни. Вот что мы обнаружили. Однако на этом история не заканчивается. Это поможет получить информацию для будущих исследований».
Соруководитель полевых исследований, научный сотрудник National Geographic и доцент Университета штата Аппалачи доктор Антон Саймон сказал: «Сто лет назад, когда британского альпиниста Джорджа Мэллори спросили: «Почему вы едете на Эверест?», он ответил: «Потому что он там есть». У нашей команды 2019 года было совершенно другое мнение: мы отправились на Эверест, потому что это было познавательно и могло рассказать нам о мире, в котором мы живем».
Предоставляя этот набор данных с открытым исходным кодом исследовательскому сообществу, авторы надеются внести свой вклад в продолжающиеся усилия по созданию молекулярных ресурсов для изучения и отслеживания изменений биоразнообразия в самых высоких горах Земли.
Ссылка на статью: Lim et al., Использование экологической ДНК для оценки биоразнообразия Древа Жизни на южной стороне горы Эверест, iScience (2022) Marisa KV Lim, 1Anton Seimon, 2Batya Nightingale, 1Charles SI Xu, 3Stefan RP Holloy, 4Adam J. Solon, 5Nicholas B. Dragon, 5Steven K. Schmidt, 5Alex Tate, 6Sandra Alvin, 6Aurora K. Elmore,6,7 и Tracey A. Simon1,8,
1 Общество охраны дикой природы, Программа здоровья животных, Бронксский зоопарк, Бронкс, Нью-Йорк 10460, США 2 Аппалачский государственный университет, Департамент географии и планирования, Бун, Северная Каролина 28608, США 3 Университет Макгилла, Департамент музеев и биологии им. Редпата, Монреаль, H3A 0G4, Канада 494 Департамент первичной промышленности, Веллингтон 6011, Новая Зеландия 5 Университет Колорадо, Департамент экологии и эволюционной биологии, Боулдер, Колорадо 80309, США 6 Национальное географическое общество, Вашингтон, округ Колумбия, 20036, США 407 Национальное управление океанических и атмосферных исследований, Силвер-Спринг, Мэриленд 20910, США 8 Контактное лицо* по связям с общественностью
Миссия: WCS спасает дикую природу по всему миру посредством науки, природоохранных мероприятий, образования и вдохновения людей ценить природу. Для выполнения своей миссии WCS базируется в Бронксском зоопарке, используя всю мощь своей глобальной программы сохранения природы, которую ежегодно посещают 4 миллиона человек почти из 60 стран и всех океанов мира, а также в пяти парках дикой природы в Нью-Йорке. WCS объединяет свой опыт работы в зоопарках и аквариумах для достижения своей природоохранной миссии. Посетите: newsroom.wcs.org Следите за: @WCSNewsroom. Для получения дополнительной информации: 347-840-1242. Послушайте аудиоподкаст WCS Wild здесь.
Будучи ведущим государственным учебным заведением на юго-востоке США, Университет штата Аппалачи готовит студентов к полноценной жизни в качестве граждан мира, понимающих и берущих на себя ответственность за создание устойчивого будущего для всех. Обучение в Аппалачском университете способствует духу инклюзивности, объединяя людей вдохновляющими способами для приобретения и создания знаний, всестороннего развития, действий со страстью и решимостью, а также принятия разнообразия и различий. Аппалачи, расположенные в горах Блу-Ридж, являются одним из 17 кампусов системы Университета Северной Каролины. В Университете Аппалачи обучается почти 21 000 студентов, соотношение студентов и преподавателей низкое, и он предлагает более 150 программ бакалавриата и магистратуры.
Партнерство National Geographic с Rolex поддерживает экспедиции по исследованию наиболее важных мест на Земле. Используя всемирно признанный научный опыт и передовые технологии для получения новых знаний о системах, критически важных для жизни на Земле, эти экспедиции помогают ученым, политикам и местным сообществам планировать и находить решения проблем изменения климата и его последствий. Окружающая среда меняется, рассказывая о чудесах нашего мира через захватывающие истории.
На протяжении почти столетия компания Rolex поддерживает первопроходцев-исследователей, стремящихся расширить границы человеческих возможностей. Компания перешла от поддержки исследований ради открытий к защите планеты, взяв на себя долгосрочные обязательства по поддержке отдельных лиц и организаций, использующих науку для понимания и разработки решений современных экологических проблем.
Это взаимодействие укрепилось с запуском программы Forever Planet в 2019 году, которая первоначально была ориентирована на людей, вносящих вклад в улучшение мира посредством премии Rolex Awards for Enterprise, защищающих океаны благодаря партнерству с Mission Blue и воплощающих в жизнь идеи борьбы с изменением климата. Это также рассматривается как часть ее сотрудничества с Национальным географическим обществом.
Расширенный портфель других партнерских проектов, принятых в рамках инициативы «Вечная планета», теперь включает в себя: полярные экспедиции, расширяющие границы подводных исследований; фонд One Ocean Foundation и организация Menkab, занимающиеся защитой биоразнообразия китообразных в Средиземном море; экспедицию Xunaan-Ha, изучающую качество воды в Юкатане, Мексика; экспедицию BIG в Арктику в 2023 году для сбора данных об угрозах Арктике; проект Hearts In The Ice, также направленный на сбор информации об изменении климата в Арктике; и инициативу Monaco Blue Initiative, объединяющую экспертов в области решений по сохранению морской среды.
Компания Rolex также поддерживает организации и инициативы, направленные на воспитание следующего поколения исследователей, ученых и защитников природы, посредством стипендий и грантов, таких как Всемирная ассоциация подводных исследований и грант Клуба исследователей Rolex.
Национальное географическое общество — это глобальная некоммерческая организация, которая использует силу науки, исследований, образования и рассказывания историй, чтобы освещать и защищать чудеса нашего мира. С 1888 года National Geographic расширяет границы исследований, инвестирует в смелые таланты и новаторские идеи, предоставляет более 15 000 грантов на трудоустройство на семи континентах, ежегодно охватывает 3 миллиона студентов образовательными программами и привлекает внимание всего мира благодаря своим автографам, историям и контенту. Чтобы узнать больше, посетите сайт www.nationalgeographic.org или подпишитесь на нас в Instagram, Twitter и Facebook.
Миссия: WCS спасает дикую природу и животных по всему миру посредством науки, природоохранных мероприятий, образования и вдохновения людей ценить природу. Базируясь в Бронксском зоопарке, WCS использует всю мощь своей глобальной природоохранной программы для выполнения своей миссии, ежегодно принимая 4 миллиона посетителей почти в 60 странах и во всех океанах мира, а также в пяти парках дикой природы в Нью-Йорке. WCS объединяет свой опыт работы в зоопарках и аквариумах для достижения своей природоохранной миссии. Посетите newsroom.wcs.org. Подпишитесь: @WCSNewsroom. Дополнительная информация: +1 (347) 840-1242.
Соучредитель SpaceRef, член Клуба исследователей, бывший сотрудник НАСА, участник выездной экспедиции, журналист, специалист по космосу и астробиологии, неудавшийся альпинист.
Дата публикации: 10 сентября 2022 г.