Библиотека ДНК-штрихкодов для рыб бассейна Волги помогла обнаружить новые виды

Ученые впервые получили масштабные результаты, исследовав генетическое разнообразие рыб, обитающих в Волге и ее притоках: они изучили ДНК-штрихкоды 84 видов рыб. При этом 10 обнаруженных видов ранее не были описаны в бассейне Волги, а три из них вовсе могут оказаться новыми для науки. 

Полученная библиотека ДНК-штрихкодов поможет быстро определять видовую принадлежность рыб по небольшим образцам их тканей или по ДНК, содержащейся в воде. Это упростит экологический мониторинг исчезающих видов и выявление опасных чужеродных рыб, сообщили в пресс-службе Российского научного фонда.

Волга — самая длинная река Европы, и площадь ее бассейна (всех территорий, с которых в реку попадает вода) занимает существенную часть Европейской части России. В бассейне Волги проживает около половины всего населения нашей страны, а потому река испытывает значительную антропогенную нагрузку: здесь активно ловят рыбу, русла рек зарегулированы дамбами гидроэлектростанций, с сельскохозяйственных полей в воду попадают различные химикаты. Все это ухудшает условия существования водных обитателей, и поэтому важно знать, какие виды и в каком количестве здесь живут, чтобы сохранять те из них, что находятся под угрозой исчезновения. При этом до сих пор не было генетической базы волжских рыб, которая позволила бы оценить их разнообразие.

Ученые из Института биологии внутренних вод имени И.Д. Папанина РАН (Борок), Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН (Москва) с коллегами впервые применили метод ДНК-штрихкодирования для массовой оценки разнообразия волжских рыб. В рамках такого подхода для каждого вида расшифровывают последовательность определенного участка ДНК, который оказывается идентичным или очень похожим для всех особей одного вида, но отличается у разных видов. Имея такой «генетический штрихкод», очень удобно определять, к какому виду относится та или иная рыба. Этот метод намного точнее визуального сравнения, особенно если в водоеме обитают очень похожие друг на друга виды.

Всего исследователи собрали и проанализировали более 1150 образцов ДНК от 84 видов рыб из Волги и ее притоков. В результате авторы создали самую полную на сегодняшний день библиотеку генетических штрихкодов для рыб Волжского бассейна: полученная база данных включает 85% всех обитающих здесь видов.

«Массовое генетическое сканирование видового разнообразия позволило получить принципиально новые результаты по рыбам Волжского бассейна. В частности, мы обнаружили 10 новых для Волги видов, которые ранее никогда не отмечались в бассейне этой реки. Из них семь относятся к уже известным, а три — кандидаты в новые для науки виды, которые нуждаются в более тщательном изучении и, возможно, описании», — рассказывает руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Борис Лёвин, кандидат биологических наук, ведущий научный сотрудник Института биологии внутренних вод имени И.Д. Папанина РАН и Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова РАН.

Полученные генетические ДНК-штрихкоды будут полезны в дальнейших исследованиях по эволюции и биогеографии речных видов рыб. Кроме того, их можно использовать для отслеживания распространения и численности редких и уязвимых видов, а также выявления чужеродных для бассейна Волги рыб.

«Влияние человека на водные экосистемы постоянно возрастает, при этом разнообразие обитающих в них рыб остается недостаточно изучено. Это может привести к тому, что часть редких или слабоизученных видов может исчезнуть еще до их научной документации. Полученные нами данные помогут принять меры по охране редких и исчезающих видов. В дальнейшем мы планируем расширить работы по изучению генетического разнообразия рыб России, в том числе с применением неинвазивных методов анализа ДНК, содержащейся в природной воде», — подводит итог Борис Лёвин.

Исследование стало возможным благодаря участию сотрудников и из других научных и природоохранных организаций: Всероссийского научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии (Москва), Мордовского государственного заповедника (Саранск), Астраханского государственного заповедника (Астрахань), Института океанологии имени П.П. Ширшова РАН (Москва) и Санкт-Петербургского научного центра РАН (Санкт-Петербург).

Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Metabarcoding and Metagenomics.

Ранее ученые описали новый для науки вид пескарей — Gobio uralensis. Он обитает в бассейне реки Урал, которая считается границей между Европой и Азией. Предположительно, Gobio uralensis мог возникнуть в результате древнего скрещивания европейских и азиатских линий пескарей.