Снабдив штрихкодом виды животных и растений, ученые могут изучать вымершую флору и фауну, пути передачи заболеваний, контролировать качество лекарственных растений и много чего еще. Участники проекта International Barcode of Life (iBOL) (Международный штрихкод жизни) обсуждают последние результаты «проекта баркодинга» на конференции, которая проходит на этой неделе в Университете Аделаиды, Австралия.
Цель проекта iBOL – создать базу данных (библиотеку ДНК-баркодинга), для максимально возможного числа видов живых организмов. Каждому виду присваивается цифровой «штрих-код» (как товару в супермаркете). Он указывает на название вида, численность, местообитание и пр. Чтобы его узнать, биологи изучают строение определенного участка ДНК (для животных это фрагмент митохондриального гена, который кодирует одну субъединицу фермента цитохромоксидазы). Строение этого участка ДНК различается у разных видов птиц, насекомых, рыб, млекопитающих и других животных. Его достаточно просто определить в любом живом организме или в его остатках. Штрих-код сверяется с базой данных – и сразу становится ясно, что за зверь перед нами, или чьи это кости, перья или шерсть.
Метод баркодинга направлен на изучение глобального биоразнообразия. К 2015 году ученые поставили задачу собрать в «библиотеке» штрихкоды для 500 тысяч видов: животных, растений и грибов. На сегодня в ней содержится 167 тысяч видов, одних только бабочек 60 тысяч видов. Библиотека птиц покрывает около 40% всех видов.
Но у метода есть масса практических применений. Сегодня он уже используется комиссиями Конгресса США для того, чтобы выявить «рыбное жульничество», когда продукцию из более дешевой рыбы выдают за дорогую, типа тунца или снеппера. Он уже помог разоблачить производителей травяного чая, которые включали в содержимое чайных пакетиков посторонние ингредиенты. Новые применения обсуждают участники конференции.
Лекарственные растения
Баркодинг позволяет выявить фальсификацию в лекарственных сборах, когда одни растения заменяются на другие. Так, исследователь из Малайзии сообщает о подобном выявленном мошенничестве: древесину каучукового дерева обрабатывали хинином для придания горького вкуса, сходного с растением эврикома длиннолистая (Eurycoma longifolia) – традиционным лекарственным растением для лечения малярии, диабета и других болезней. В библиотеке ДНК-штрихкодов содержится 1200 растений из Малайзии с потенциально лекарственным действием. Метод позволяет быстро «узнать в лицо» эти растения в медицинских сборах.
Баркодинг вечной мерзлоты
Метод позволяет ученым получить информацию о вымерших видах, остатки которых законсервированы в вечной мерзлоте: от шерстистого носорога до растений и грибов. Можно определить видовую принадлежность остатков возрастом от 10 тысяч до нескольких сотен тысяч лет. На это направлен специальный проект BarFrost (баркодинг вечной мерзлоты), который координируют исследователи из Осло, Норвегия.
Кто кого ест
С помощью баркодинга можно исследовать по ДНК содержимое желудков и кишечников разных животных и определить их рацион. Биологи из Университета Аделаиды изучили таким образом рацион австралийских верблюдов, которые оказывают большое влияние на экологию. Верблюды поедают примерно 80% всех растений, произрастающих на территории. Баркодинг помогает изучать пищевые цепи в экосистемах и отслеживать их изменение.
Диверсанты среди растений и животных
Баркодинг помогает разобраться с инвазивными видами, которые попадают в экосистему издалека и наносят большой вред местным видам. Среди них сорняки, насекомые – вредители сельского хозяйства и переносчики болезней, грибы, черви-нематоды и другие «нарушители границ». Метод дает возможность быстро отличить своего от чужого.
Жертвы кровососов
Штрихкодирование дает возможность изучить разнообразие видов кровососущих насекомых, таких как комары и мухи це-це, и содержимое их желудков. Таким образом, специалисты получают информацию о жертвах кровососов и переносимых ими заболеваниях. Это даст более полную картину путей передачи малярии, сонной болезни, лейшманиоза и других смертельно опасных болезней.
Разнообразие грибов
Грибы - очень большая и недостаточно хорошо изученная группа организмов. Баркодинг оказался очень полезен для ее более полного описания. Особенно это важно для грибов, вызывающих заболевания. Для диагностики нужно быстро и точно определить видовую принадлежность возбудителя. Кстати, для грибов биологи нашли другой участок ДНК для «штрихкода».
Оценка качества воды
О качестве воды в водоемах можно судить по видовому разнообразию водных обитателей. Но на то, чтобы вручную разобрать пробы воды и донных осадков и под микроскопом найти и определить до вида всех живых тварей, могут уйти месяцы работы. Баркодинг позволяет сделать это легко и быстро. Пионеры в решении этой проблемы – ученые из Университета Южной Калифорнии. Они определяют таким образом видовой состав обитателей рек и побережья. В будущем можно создать для этой цели ДНК-микрочип, который еще больше облегчит задачу.
«ДНК-баркодинг – это средство решить множество проблем, связанных не только с природой, но и с национальными интересами», - говорит Джесс Осубел (Jesse Ausubel) из Рокфеллеровского университета в Нью-Йорке, один из руководителей проекта.
