Сегодня молекулярные методы используются в различных направлениях биологии и медицины, обеспечении безопасности, например при таможенном досмотре. Один из универсальных генетических методов — ДНК-штрихкодирование. Он позволяет определить принадлежность самых разных организмов — от бактерий до растений и животных — к тому или иному биологическому виду. Его суть заключается в том, что изначально собирают библиотеку с «расшифровками» определенных участков ДНК — не очень длинных, присутствующих в клетках всех представителей изучаемой группы и обладающих довольно небольшой изменчивостью внутри нее. У организмов одного вида последовательности ДНК будут практически одинаковы, а у разных, даже близкородственных видов в этих фрагментах будут отличия. В исследованиях после секвенирования (получения последовательности аминокислотных оснований ДНК) образца результат сравнивают с последовательностью ДНК в базе, и так уточняют таксономическую принадлежность.
Такие ДНК-штрихкоды используются в природоохранной деятельности, поскольку по ним легко можно распознать виды редких растений, которые, например, запрещено вывозить из страны. Кроме того, эти последовательности позволяют отличить организмы, очень схожие внешне, в частности эндемики от широко распространенных видов. Эндемиками называют виды, произрастающие только на определенной, часто довольно ограниченной территории, например, лишь в горах Алтая. Так, среди всех известных на сегодняшний день видов растений около 10% эндемичны. Часто за счет ограниченного ареала они становятся редкими, потому требуют более тщательного изучения и охраны.
Международный коллектив ученых из России, Монголии, Китая, Кореи и Казахстана исследовал редкие эндемичные виды растений Алтайской горной страны. В результате плодотворной семилетней работы биологи исследовали более 3 000 образцов 321 вида плохо или вовсе не изученных растений. Авторы проанализировали коллекции российских и зарубежных гербарных фондов, что позволило получить информацию о распространении, морфологии и особенностях как эндемичных, так и широко распространенных на территории России растений. Также исследователи выделили ДНК алтайских эндемиков и загрузили их последовательности в общедоступную базу ДНК-штрихкодов.
«Полученные нами данные будут полезны исследователям по всему миру. ДНК-штрихкоды, которые мы определили для редких видов, представляют ценность для природоохранных организаций, поскольку помогут предотвратить утерю и вывоз за границу редких растений. Кроме того, это исследование очень важно для повышения узнаваемости и рейтинга российских ученых на международном уровне», — рассказывает Андрей Эрст, руководитель проекта по гранту РНФ, кандидат биологических наук и старший научный сотрудник Томского государственного университета.
В исследовании приняли участие сотрудники
Томского государственного университета (Томск),
Федерального научного центра биоразнообразия наземной биоты Восточной Азии ДВО РАН (Владивосток),
Центрального сибирского ботанического сада СО РАН (Новосибирск),
Института цитологии и генетики СО РАН (Новосибирск),
Алтайского государственного университета (Барнаул),
Сеченовского университета (Москва),
Института физиологии растений имени К. А. Тимирязева (Москва), а также их коллеги из
Колорадского университета (США),
Чханвонского национального университета (Южная Корея),
Ягеллонского университета (Польша) и
Института ботаники Китайской академии наук (Китай).
