Новое оборудование, которое биостанция получила в нынешнем полевом сезоне, позволило молекулярно-биологической лаборатории начать новый масштабный проект.
Генетический баркодинг – это, по существу, новый метод определения организмов с помощью универсального генетического маркера, по которому, как по штрих-коду в супермаркете, можно по небольшому фрагменту живой ткани за считанные минуты определить, к какому виду он относится, а иногда – и географическое место жительства.
В качестве маркера выбран фрагмент гена, который кодирует одну из субъединиц фермента цитохром-оксидазы в митохондриях и есть у всех многоклеточных животных. Известно, что он обладает достаточной разрешающей способностью для видовой идентификации большинства птиц, рыб, насекомых и в некоторых других группах животных. Фрагмент, который анализируют для целей баркодинга, небольшой — около семисот пар нуклеотидов, поэтому определение их последовательности не требует много времени и средств.
Метод генетического баркодинга быстр, надежен и не требует участия высококвалифицированных специалистов-зоологов. Но прежде, чем он таковым станет, необходимо проделать огромную работу, в которой участвуют не только молекулярные биологи, но и зоологи: они должны точно определить видовую принадлежность переданных в лабораторию образцов. ББС МГУ как нельзя лучше подходит для такой работы.
На Беломорскую биостанцию МГУ приезжает множество специалистов по разным группам беспозвоночных, а, кроме того, это одна из немногих в мире морских биостанций с доступом к Арктике, где очень удобно добывать высокоширотные организмы и тут же передавать для анализов в лабораторию. Ключевое оборудование, которое позволило биостанции подняться на новую научную ступеньку – генетический анализатор AB 3500, в просторечии именуемый «секвенатором».
Интерес биостанции к генетическим методам связан не только с баркодингом.
Зоологи часто сталкиваются с тем, что внешне неразличимые виды обитают в очень контрастных условиях, что наводит на подозрение, что на самом деле это два, а то и несколько видов-двойников. Другая загадка – «карликовость» беломорских беспозвоночных. В Белом море обитают те же виды, что и в Баренцевом, с которым оно связано узким проливом – Горлом. Но в Белом море они почему-то намного мельче. О причинах этого есть много предположений, и, как правило, разницу в размерах связывают с условиями обитания. Но не исключено, что со времени вселения в Белое море, которое по геологическим меркам произошло совсем недавно — самому морю всего 11 тысяч лет, эти виды и в самом деле изменились. Каков нынешний уровень различий – это экологические морфы, подвиды, а, может даже разные виды? У некоторых животных и растений внутривидовое разнообразие выше, а у других – ниже, от чего это зависит: от образа жизни, условий среды или эволюционного стажа? Еще одна давно назревшая задача – поиск соответствия между взрослыми донными животными и их планктонными личинками: у тех видов, которые не способны жить и размножаться в аквариуме, без генетических методов это сделать не удается. Один из способов решения этих вопросов – сравнение геномов животных из разных местообитаний, в том числе и ген CO1.
С начала сезона для работы по генетическому баркодингу в лабораторию молекулярной зоологии ББС уже поступило более тысячи образцов, и сбор их продолжается.
Для анализа отлавливают несколько особей одного вида, и обязательно из разных мест обитания. Их фотографируют, составляют подробное описание образца – где, когда и кем пойман, присваивают номер для включения в каталог Зоологического музея МГУ. Для выделения ДНК отщипывают кусочек ткани так, чтобы не повредить животное целиком, а самого его фиксируют для долгого хранения. Таким образом, параллельно с базой данных образуется систематическая коллекция – беломорский филиал Зоомузея МГУ.
Работа, начатая на биостанции, хорошо вписывается в идеологию Международного проекта по баркодингу (International Barcode of Life project, iBOL) – крупнейшего из проектов по изучению биологического разнообразия планеты, в котором участвуют сотни ученых из 27 стран.
В ближайшие пять лет совместными усилиями всех участников проекта предполагается расшифровать последовательность одного и того же гена для 500 000 видов, для чего нужно проанализировать пять миллионов образцов. Две тысячи беломорских организмов могли бы стать неплохим вкладом в общее дело!
—————-
Научный сотрудник ББС МГУ, канд. биол. наук Е.Д.Краснова
