Экология ДНК окружающей среды и ее значение для генетики сохранения биоразнообразия

ДНК окружающей среды (eDNA) — это генетический материал, который можно выделить из смешанных образцов окружающей среды, таких как почва, вода и даже воздух. Стремительно развивающееся изучение eDNA обеспечило беспрецедентные возможности для обнаружения видов и проведения генетического анализа в целях сохранения биоразнообразия, управления природными ресурсами и научных исследований, особенно в ситуациях, когда сбор целых организмов затруднен или невозможен. Хотя в последние годы число исследований, демонстрирующих успешное обнаружение eDNA, быстро увеличивалось, значительно меньше внимания уделялось «экологии» eDNA — множеству взаимодействий между внеорганизменным генетическим материалом и окружающей средой — и ее влиянию на обнаружение, количественную оценку и анализ eDNA, а также на применение этого метода в охране природы и исследованиях. В данной работе предлагается концептуальная основа для понимания экологии eDNA, включающая происхождение, состояние, перенос и судьбу внеорганизменного генетического материала. На основе этой структуры обобщаются и синтезируются результаты исследований eDNA, проведенных в различных средах, на разных таксонах и в разных научных областях, чтобы выделить ключевые понятия и пробелы в знаниях, связанные с изучением и применением eDNA. Кроме того, обозначены перспективные направления применения eDNA для охраны природы, обладающие, по нашему мнению, наибольшим потенциалом развития: использование eDNA для оценки численности популяций; проведение популяционно-генетического и геномного анализа с помощью eDNA; включение других индикаторных биомолекул, таких как РНК окружающей среды и белки; автоматизация отбора образцов и их анализа; а также рассмотрение расширенного набора нестандартных образцов окружающей среды. Обсуждается, каким образом более полное понимание экологии eDNA имеет решающее значение для развития этих направлений и максимального раскрытия потенциала будущего применения eDNA в охране природы и научных исследованиях.