В исследовательской статье, опубликованной в Интернете в журнале Molecular Ecology, исследователи из Национального института экологических исследований, Университета Тохоку, Университета Симанэ, Университета Киото, Университета Хоккайдо и Университета Кобе сообщили о новом методе оценки численности популяций видов рыб (или более как правило, целевые водные виды), посредством измерения концентрации ДНК окружающей среды в воде. Их результаты указывают на потенциал предлагаемого подхода к количественному неинвазивному мониторингу водных экосистем.
Молекулы ДНК высвобождаются из присутствующих организмов, переносятся потоком воды и в конечном итоге разлагаются. В естественной среде эти процессы могут протекать сложным образом.
«Это усложняет и ограничивает традиционный подход к количественной оценке популяции, основанный на ДНК окружающей среды, где наличие определенной взаимосвязи между концентрацией ДНК окружающей среды и численностью популяции было критическим», – пояснил Кейити Фукая, научный сотрудник Национального института экологических исследований и исследований. ведущий автор статьи.
«Мы думали, что эти фундаментальные процессы экологической ДНК, выделение, транспортировка и деградация, должны быть учтены, когда мы оцениваем численность населения через экологическую ДНК», – сказал он.
Авторы реализовали эту идею, приняв численную гидродинамическую модель, которая в явном виде учитывает процессы для моделирования распределения концентраций ДНК в окружающей среде в пределах акватории. «Решая эту модель в« обратном направлении », мы можем оценить численность популяции рыб на основе наблюдаемого распределения концентраций ДНК в окружающей среде», – пояснил Фукая.
Тематическое исследование, проведенное в заливе Майдзуру, Япония, подтвердило, что оценка численности популяции японской макрели (Trachurus japonicus), полученная с помощью предлагаемого метода, была сопоставима с оценкой количественного метода эхолота.
"Идея и структура, представленные в этом исследовании, являются краеугольным камнем для количественного мониторинга экосистем с помощью анализа ДНК окружающей среды. Комбинируя полевые наблюдения, методы молекулярной биологии и математическое / статистическое моделирование, объем анализа ДНК окружающей среды будет расширен за пределы определения присутствия или отсутствия целевых видов », – пояснил профессор Мичио Кондо из Университета Тохоку, руководивший исследованием.
5.5-летний проект исследования ДНК окружающей среды, финансируемый Японским агентством науки и технологий (CREST).
Работа поддержана грантом JST CREST, номер JPMJCR13A2, Япония.