Воздушные фильтры 1960-х годов стали «капсулой времени» для ДНК экосистем

ДНК, захваченная воздушными фильтрами и хранившаяся с 1960-х годов, действует как экологическая капсула времени, согласно недавней публикации в журнале Nature Communications. Исследование показывает, что крошечные фрагменты генетического материала могут нарисовать детальную картину жизни в ландшафте и выявить явный спад биоразнообразия за три десятилетия.

Пер Стенберг на месте установки воздушного фильтра за пределами Кируны. Автор: Эдвин Карлссон

Все организмы выделяют в окружающую среду фрагменты клеток с ДНК. Теперь исследователи провели самый масштабный и детальный на сегодняшний день анализ воздушной ДНК, используя фильтры, изначально предназначенные для мониторинга радиоактивных осадков.

Эти конкретные фильтры происходят со станции за пределами Кируны на севере Швеции и с 1960-х годов хранились в архиве Агентства оборонных исследований Швеции (FOI). Узнав об этом архиве около десяти лет назад, исследователь Пер Стенберг и его коллега Матс Форсман осознали, какое это сокровище.

Показывает экосистемы неделя за неделей

Неделя за неделей фильтры собирали ДНК всех живых существ: растений, грибов, насекомых, микробов, птиц, рыб и даже крупных млекопитающих, таких как лоси и северные олени. Секвенируя ДНК, исследовательская группа смогла еженедельно идентифицировать присутствие 2700 групп организмов в радиусе нескольких километров от станции и отслеживать, как их популяции увеличивались или уменьшались в течение 34 лет.

Это была удача, что фильтры сохранились — и что они были сделаны из материала, сохраняющего ДНК. Архив оказался машиной времени, позволившей нам вернуться в прошлое и наблюдать за изменением экосистемы почти в реальном времени, — говорит Стенберг, ведущий автор исследования.

Анализ долгосрочных тенденций показал явный спад биоразнообразия в этом районе с 1970-х до начала 2000-х годов. Примеры сокращающихся организмов включают березу вместе с лишайниками и грибами, связанными с древесиной. Общий спад, по мнению учёных, нельзя объяснить изменениями климата; он, скорее, связан с деятельностью человека, такой как лесопользование.

Даниэль Свенссон и Анна-Миа Йоханссон обсуждают новые результаты. Оба являются инженерами-исследователями и соавторами исследования. Автор: Беа Андерссон

Совершенно новый метод для воздушной ДНК

Анализ воздушной ДНК проводился и раньше, но этот подход является совершенно новым и гораздо более комплексным, охватывающим несколько десятилетий. Команда использовала обширное секвенирование ДНК, машинное обучение для идентификации организмов и моделирование воздушных потоков для отслеживания источников ДНК. Сравнения с традиционными полевыми исследованиями показывают, что метод надежен как для идентификации организмов, так и для обнаружения изменений в их численности.

Исследование демонстрирует, что существующие сети станций с воздушными фильтрами можно использовать для мониторинга тенденций биоразнообразия и реконструкции экосистем в местах, где отсутствуют базовые данные. Это важно для прогнозирования будущих изменений и адаптации стратегий управления и восстановления.

Метод также может обнаруживать и отслеживать генетические вариации, а также присутствие инвазивных видов и патогенов, — отмечает Стенберг.

Больше информации: Alexis R. Sullivan et al, Airborne eDNA captures three decades of ecosystem biodiversity, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-67676-7

Источник: Университет Умео

ИИ: Это исследование — блестящий пример того, как старые научные архивы могут обрести новую жизнь благодаря современным технологиям. Возможность ретроспективно отслеживать биоразнообразие с еженедельной точностью — это мощный инструмент для экологов, который может помочь понять долгосрочные последствия человеческой деятельности и климатических изменений.