ДНК из музейных экспонатов
Разработан эффективный метод анализа ДНК консервированных в формалине животных
Олег Лищук, N+1
Американские ученые разработали метод секвенирования исторических биологических образцов, законсервированных в спирте или формалине. Он позволяет проводить геномный анализ редких и вымерших видов животных. Результаты работы опубликованы в журнале Molecular Ecology Resources (Phylogenomics using formalin-fixed and 100+ year old intractable natural history specimens).
Анализ ДНК дает детальную информацию об эволюции видов, их таксономической принадлежности, а также появлении и утрате различных признаков. Однако единственные доступные для изучения образцы многих редких и исчезнувших видов представляют собой экспонаты из музейных коллекций, сохраненные в спирте, формалине или их смеси. Такой способ консервации позволяет сохранять образцы на протяжении столетий, однако сильно затрудняет экстракцию генетического материала для секвенирования из-за химической модификации тканей и фрагментации ДНК. Поэтому до сих пор геномный анализ таких образцов был трудоемким и малоэффективным.
Чтобы усовершенствовать метод экстракции ДНК, сотрудники Университета Луизианы отобрали образцы 21 редкой змеи (17 разных видов), собранные с 1870-х по 1990 год. 16 из них хранились в формалине, остальные – в спирте. У каждой из консервированных змей забрали фрагмент печеночной ткани массой от 100 до 200 микрограммов, не нанеся существенного ущерба экспонатам.
Образцы тканей выдержали шесть часов в дистиллированной воде, чтобы удалить остатки консерванта. Затем измельченные образцы инкубировали в течение 15 минут при 98 градусах Цельсия со стандартным буфером ATL на основе детергентов, вызывающим лизис тканей. После охлаждения в раствор несколько раз добавляли фермент протеиназу К, разрушающий белки, и инкубировали его еще в течение 48 часов при 65 градусах Цельсия (пока в растворе не осталось видимых фрагментов ткани). После подобной подготовки ДНК экстрагировали стандартным методом, но увеличив время выдержки, снизив температуру и уменьшив количество экстрагирующего буфера. Такой метод позволил получить пригодную для исследования ДНК из 10 образцов, в том числе более чем 100-летней давности.
Эту ДНК проанализировали секвенированием нового поколения, для которого нуклеиновая кислота должна быть разделена на относительно небольшие последовательности. Поскольку ДНК образцов была фрагментирована в процессе консервации, дополнительная ее обработка не потребовалась.
Геномный анализ позволил выделить более 2300 ультраконсервативных элементов – некодирующих последовательностей ДНК, которые сохраняются абсолютно неизменными в процессе эволюции и полностью идентичны у разных, даже неблизких видов. Их сопоставили с результатами геномных анализов современных змей, образцы тканей которых были забраны специально для секвенирования. Это позволило определить положение редких и исчезнувших видов, включенных в исследование, в филогенетическом дереве пресмыкающихся.
Положение изученных образцов в филогенетическом дереве.
Рисунок из статьи в Molecular Ecology Resources.
«Важность этой работы в том, что она сделала виды, практически утраченные для науки в силу вымирания, редкости или скрытного образа жизни, доступными для изучения в эпоху современной геномики», – заключила одна из исследователей Сара Руан (Sara Ruane).
«Это также подчеркивает важность музейных коллекций [консервированных образцов] для современной науки», – добавил руководитель работы Кристофер Остин (Christopher Austin).
Современные методы анализа ДНК позволяют использовать самые разные биологические образцы и находить ответы на вопросы, которые ранее считались неразрешимыми. В качестве небольшого числа примеров можно привести доказательство существования неандертальцев 400 тысяч лет назад, определение места одомашнивания одногорбых верблюдов, разгадку происхождения одежды и пищи «ледяного человека» Этци – подобное перечисление можно продолжать очень долго, и количество полученной информации растет буквально с каждым днем.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
26.01.2017