ДНК из снежных следов может помочь отслеживать животных, находящихся под угрозой исчезновения
Белые медведи — символы Арктики, неуловимые и уязвимые. Детальный мониторинг их популяций имеет решающее значение для их сохранения, но поскольку белых медведей очень трудно найти, нам не хватает важных данных о размере популяции и о том, насколько хорошо связаны между собой эти популяции. Ученые разработали новый инструмент, который может помочь: анализ ДНК с использованием клеток кожи, оставшихся после следов медведей на снегу.
«Найти белых медведей в Арктике особенно сложно, дорого и отнимает много времени, не говоря уже о их подсчете и понимании того, как они справляются с изменением климата», — сказала Мелани Ланкастер из Глобальной арктической программы Всемирного фонда природы, старший автор исследования, которое было опубликовано в журнале Frontiers in Conservation Science.
Учёных вдохновили судебно-медицинские методы, которые можно применять к крошечным, деградировавшим образцам ДНК. Благодаря этим методам нет необходимости физически ловить медведей, что может быть стрессовым и опасным как для медведей, так и для людей, а также является источником беспокойства для некоторых местных общин коренных народов. Вместо этого ученые могут мимоходом взглянуть на источники ДНК, выделяемой из окружающей среды.
«Многие инуиты выражают обеспокоенность по поводу инвазивных методов исследования», — сказала соавтор исследования Элизабет Крюгер из Всемирного фонда дикой природы. «Люди обеспокоены благополучием отдельного белого медведя, а также здоровьем и безопасностью людей, которые могут добыть медведя позже. Это одна из причин, по которой мы так рады новым методам, подобным этому: человеку, собирающему образец, никогда не придется даже увидеть или быть увиденным белым медведем».
Распространенная форма ДНК окружающей среды откладывается, когда животные испражняются. Однако качество ДНК не всегда достаточно хорошее для анализа на индивидуальном уровне, необходимого для сохранения. Кроме того, у территориальных животных, таких как два других вида, которые тестировали ученые — рыси и снежные барсы, — отбор проб фекалий может повлиять на поведение животных. Поэтому исследователи обратились к клеткам кожи на заснеженных следах.
«Следы обычно содержат свежие клетки, а ДНК не повреждена из-за низкой температуры «хранения». ДНК, которая прошла через кишечник, гораздо более деградирует, и поэтому с ней труднее работать», — сказала соавтор исследования Микаэла Хеллстрем.
Ученые собрали снег с отдельных следов, оставленных аляскинскими белыми медведями и шведскими евразийскими рысями в дикой природе и в неволе. Они также собирали снег со следов плененного снежного барса. Были отобраны дополнительные материалы, такие как волосы, слюна и слизь, что подтвердило, что следы дают точные генотипы.
Всего было отобрано 24 следа дикого белого медведя и 44 следа дикой рыси. Исследователи растопили и отфильтровали снег, чтобы собрать ДНК окружающей среды, а затем провели микросателлитный анализ. Хотя концентрации ДНК, полученные из следов, отобранных в дикой природе, были очень низкими, удалось получить ядерную ДНК из 87,5% следов дикого белого медведя и 59,1% следов дикой рыси. Удалось генотипировать 13 образцов диких белых медведей, идентифицировав 12 разных особей.
Только 11% следов рыси можно было генотипировать, но когда ученые смотрели только на следы, отобранные обученным персоналом, это число существенно возросло. Им удалось получить ядерную ДНК из 76% образцов, собранных обученным персоналом, и генотипировать 24% образцов.
Этот метод имеет огромный потенциал для сохранения этих животных, для лучшего понимания их популяций и поведения, а также для разрешения конфликтов с людьми посредством точной идентификации животных. Хотя неинвазивный отбор проб имеет более низкий уровень успеха, простота сбора означает, что он может значительно увеличить размеры выборки.
«Мы надеемся, что этот метод будет воспринят сообществом исследователей белых медведей с привлечением охотников, волонтеров и коренных народов как новый способ сбора информации о белых медведях», — говорит Ланкастер. «Мы также надеемся, что этот метод будет распространен на других животных, живущих в заснеженных условиях — для начала мы показали, что он работает на рыси и снежных барсах».