Томские ученые по экологической ДНК восстанавливают прошлое Сибири

Биологи Томского государственного университета исследуют прошлое Западной Сибири с помощью метода метабаркодинга ДНК – новейшей генетической технологии, которая позволяет получать больше информации о биоразнообразии Земли, чем существующие микропалеонтологические методы.

Анализ экологической ДНК также поможет установить, какие климатические трансформации происходили на территории макрорегиона, и прогнозировать дальнейшие изменения климата. Данные о генетической изменчивости растений и микроорганизмов прошлого в перспективе можно будет использовать для создания новых биотехнологий.

«Метабаркодинг позволяет одновременно идентифицировать нескольких таксонов в одном образце. Можно извлекать информацию об ископаемой (седиментационной) ДНК различных организмов, «запечатанную» в палеоархивах, например, в озерных, морских и наземных отложениях», – пояснила руководитель проекта, сотрудница Биологического института ТГУ, заведующая лабораторией PaleoData Института археологии и этнографии СО РАН Наталия Рудая.

Ученые взяли анализ проб на озере Балыктукель в Горном Алтае. Радиоуглеродное датирование 2,5-метрового керна донных отложений озера позволило определить возраст осадка – 7000 лет. Анализ седиментационной ДНК выявил 118 таксонов высших наземных растений и 19 таксонов водных растений.

Метабаркодинг открывает для исследователей гораздо больше возможностей, нежели традиционные методы, применяемые для таксономического анализа и реконструкции флоры и фауны прошлого. Например, распространенный палинологический метод (исследование пыльцы) дает большой объем данных по одним растениям, однако может быть недостаточно информативен в отношении других.

«Такая ситуация, в частности, с лиственницей, которая является древесной породой, маркирующей границу леса в горах Алтая и на севере Западной Сибири, – говорит Наталия Рудая. – Пыльца лиственницы плохо сохраняется в отложениях, и ее трудно обнаружить палинологическим методом. Но нам важны данные об этом растении, потому что оно очень чутко реагирует на изменения климата и служит их индикатором. При потеплениях лиственница начинает распространяться на север. По тому, как мигрирует граница лиственничного леса, мы можем определять, в какие периоды наступало потепление или похолодание».

Анализ ДНК из образцов, взятых в Горном Алтае, показал: во временном отрезке, в котором формировались отложения, самым теплым был период 7000–4000 лет назад. Тогда же растительное разнообразие достигало максимума. Затем биоразнообразие падает, но в последние десятки лет вновь начинает увеличиваться, что в совокупности с другими факторами может говорить о потеплении.