Если бы чайные листья из вашей чашки могли рассказать свои истории, они бы нарисовали картину тысячи мимолетных взаимодействий. Пчелы садились на них во время цветения. Гусеницы жевали их и строили рядом свои коконы. Пауки привязали к ним паутину…
Однако летопись отношений растений и животного мира остаётся пока незадокументированной. Каталогизация каждого животного, которое питается или опыляет данное растение, может занять огромное количество времени и усилий. «Существуют очень, очень специфические и очень загадочные взаимодействия, о которых мы знаем очень мало, потому что никто в принципе не пытался изучить это раньше», – говорит Хенрик Крехенвинкель, генетик из Университета Трира.
Крехенвинкель возглавляет группу ученых, которые нашли новый способ раскрыть некоторые из этих взаимодействий между растениями и животными. Они купили чаи и травы в обычном магазине и проверили высушенные и упакованные листья на наличие мельчайших остатков ДНК, метод, называемый анализом экологической ДНК или eDNA.
В своем недавнем исследовании, опубликованном в журнале Biology Letters, команда обнаружила следы более 1200 различных видов членистоногих, проанализировав всего четыре растения: ромашку, мяту, чай и петрушку. Этот метод может быть применен к любым высушенным растениям, что делает его потенциально бесценным инструментом для мониторинга исчезающих видов насекомых и отслеживания распространения вредителей сельскохозяйственных культур.
Исследователи выбрали чаи и травы для исследования, потому что продукты, изготовленные из них, включали измельченные и высушенные листья. «В таком образце, как кофе, который очень сильно обработан, у вас, вероятно, осталось очень мало ДНК, – говорит учёный, – поэтому мы попробовали продукты, которые были настолько натуральными, насколько это было возможно».
Ученые прочесали полки местных магазинов в поисках трав и чаев, привезенных со всех четырех континентов. Они купили несколько вариантов одного и того же продукта, но от разных брендов, чтобы сделать максимальный охват возможных взаимодействий с насекомыми. «По сути, я зашел в пару разных продуктовых магазинов и купил целую кучу разных сортов чая, которые у них были, – говорит Крехенвинкель. – Они, должно быть, подумали, что я большой любитель этого напитка».
Команда должна была разработать методы извлечения и амплификации ДНК членистоногих из растительного материала. Подавляющее большинство ДНК в чайных листьях относится к самому чайному растению. “Вероятно, 99.999 процентов – это ДНК растений, и только крошечная часть, которая остается, – это ДНК насекомых, – объясняет генетик. – Что, конечно, хорошо для любителей чая, потому что они хотят пить чай, а не насекомых».
Для учёных же, даже такое незначительное присутствие ДНК членистоногих – тоже хороший результат и признак – значит продукт не пропитан пестицидами.
Исследователи нашли, как выделить ДНК животных, обнаружив ключевую последовательность, которая отличается у насекомых и растений.
В среднем команда нашла более двухсот различных видов членистоногих в каждом образце чая. Не все эти животные могут быть сопоставлены с известными видами, что подчеркивает необходимость исследований малоизученных групп. Но те, которые были идентифицированы, в целом соответствовали известному распределению как растений, так и членистоногих.
Например, мятный чай содержал ДНК насекомых, обитающих в тихоокеанском северо-западном регионе США, где растет мята, в то время как зеленый чай содержал ДНК насекомых, живущих в Восточной Азии.
Разработанный метод облегчит сбор данных о насекомых всего мира, считает эколог Орхусского университета Ева Эгелинг Сигсгаард, которая не принимала участие в этой работе. По её словам, общей проблемой небольших исследовательских групп является ограниченный объем доступных образцов. Использование чая и трав промышленного производства позволяет решить эту задачу.
Анализ ДНК насекомых из высушенного растительного материала может помочь ученым отследить распространение насекомых, которые считаются вредителями. Насекомые часто непреднамеренно перевозятся по всему земному шару, попадая в грузовые суда, растения в горшках или дрова. Хотя большинство из них не переживут этого путешествия, некоторые виды успешно переселяются и продолжают наносить ущерб лесам или посевам. Способность обнаруживать вредные виды вскоре после их появления в новой области может помочь запустить процесс борьбы с вредителями до того, как популяция вредителей резко возрастет.
Ещё одной интересной областью применения новой методики Крехенвинкель видит возможность сравнить современные образцы растений с теми, что хранятся сейчас в музеях. Такой анализ позволит увидеть, какие виды членистоногих появились и исчезли.
Джули Локвуд, эколог из Университета Ратгерса, которая не участвовала в этом исследовании, отмечает, что сравнение eDNA современного и исторического растительного материала поможет выяснить, когда тот или иной вид насекомых был впервые завезён в новую область. «Часто возникает вопрос: когда на самом деле впервые появился этот вид? – объясняет она. – Мы не знаем. У нас только записи, когда кто-то впервые их увидел. Но это может произойти спустя десятилетия после того, как они впервые прибыли».
