Ирина Лагунина: По данным биологов сейчас нам известно только около 20% живых существ на Земле. А это значит, что проблема изучения биоразнообразия нашей планеты – одна из важнейших в современной науке. Поэтому в Полинезии на острове Муреа на базе университета Беркли начал работу проект по создания всемирной «библиотеки ДНК-штрих кодов». Ученые начали описывать всех животных, используя ДНК каждого вида, словно штрих-код на товаре в супермаркете. Подробнее об этом рассказывает участник проекта, научный сотрудник биологического факультета МГУ Вячеслав Иваненко. С ним беседует Ольга Орлова.
Ольга Орлова: Вячеслав, в чем задача проекта?
Вячеслав Иваненко: В том, чтобы создать базу данных, реестр, который бы содержал информацию о ДНК штрих-кодов как можно большего числа животных.
Ольга Орлова: Пока о морских речь идет?
Вячеслав Иваненко: В принципе о всем том, что живет на этом острове, на острове Муреа.
Ольга Орлова: То есть проект стартовал на острове Муреа в Полинезии.
Вячеслав Иваненко: Этот остров был выбран как модельный, экспериментальная площадка. Часто так бывает, что модельные объекты не всегда идеальны, и поэтому выбран был этот остров. Отчасти это связано с тем, что на нем находится научная станция университета Беркли, так же работают на протяжении очень многих лет ученые из французских научно-исследовательских институтов. Там есть базы, поскольку проект во многом инициировался американцами на базе университета Беркли, они и решили создать вот такой каталог ДНК штрих-кодов как можно большего числа видов животных и не только на этой базе.
Ольга Орлова: Скажите, зачем нужно создавать такой каталог ДНК штрих- кодов?
Вячеслав Иваненко: Это нужно для того, чтобы научиться быстро и эффективно определять животных. Дело в том, что сейчас ситуация такова, что мы двести лет определяем и описываем животных классическими методами. И на данный момент по оценкам специалистов предполагается, что мы знаем только около 20% всех тех видов, которые встречаются в природе. То есть за двести лет мы смогли описать только пятую часть.
Ольга Орлова: Это потому что зоологи описывают по внешнему виду, как морфологические признаки, это с этим связано, с тем, что физически трудно сделать?
Вячеслав Иваненко: Конечно, это трудоемкая работа. Во-вторых, это такой бесконечный процесс, показывающий как мы постепенно познаем природу. Дело в том, что биоразнообразие большое и до сих пор много биотопов, мест и районов, в которых биоразнообразие толком не исследовалось. По мере того, как появляются новые методы, более точные методы, повышается разрешение, появляется возможность для того, чтобы выделять новые виды, новые формы жизни.
Ольга Орлова: Хорошо, а как это выглядит технически, как это происходит? Как можно собрать ДНК штрих-код, в каком виде вы получаете результат?
Вячеслав Иваненко: Это маркетинговый термин. На самом деле речь идет о том, чтобы развитие технологии, в которой бы участвовали как специалисты классические зоологи, к которым я себя отношу, как молекулярные биологи, так и биоинформатики. Цель этого проекта состоит в том, чтобы быстро и эффективно научиться определять животных. И эта технология сейчас находится в состоянии то, что называется, развития. Это как направление научное, понятно, что молекулярная биология развивается, а вот направление ДНК штрих-кодирования было сформулировано несколько лет назад.
Ольга Орлова: Как это выглядит на практике? Вы ловите животное…
Вячеслав Иваненко: Ловим, после этого определяем до того уровня, который возможен в полевых условиях, обязательно фотографируем, а после этого или целиком или частичку животного фиксируем таким образом, чтобы после этого выделить необходимый ДНК штрих-код. В базу данных идет информация о найденном виде животных, о географической точке, где он был найден, о том, как его определили, кто его определил и фотография. После этого, когда становится доступным ДНК штрих-код, он тоже туда вносится и после этого проводится анализ того, что получилось. На этом этапе, на нынешнем этапе идет наполнение базы данных, то есть речь идет о том, чтобы создать как можно больше полную библиотеку, реестр того биоразнообразия, которое у нас встречается в природе, с тем, чтобы потом можно было использовать эту базу данных для определения других животных. То есть животных, найденных в других участках. Грубо говоря, чтобы определять на пользовательском уровне, чтобы человек, у которого возникла потребность и необходимость быстро и эффективно определить животное, пришел, забрал это животное, потом нужным способом обработал его и в течение короткого времени получил доступ к информации об этом животном или наиболее близком к нему животном. Все то, о чем я говорю, это ничто иное как метод, который сейчас развивается.
Ольга Орлова: Обычно бывает так: когда метод очень эффективный, он очень быстро подхватывается и в сообществе моментально распространяется, становится почти движением, новым направлением. ДНК штрих-кодирование сейчас можно назвать таким направлением в систематике, в зоологии, в молекулярной генетике?
Вячеслав Иваненко: Это направление, которое активно осваивается прежде всего зоологами, которые владеют молекулярными методами. Относиться к этому, на мой взгляд, нужно именно как к методу, который развивается, грубо говоря, от простого к сложному. Сейчас задача такая - составить реестр-каталог. У специалистов, которые этим занимаются, хорошее понимание того, какие трудности здесь встречаются. Начнем с того, что одно дело выделять ДНК из ткани одного животного, случай как с геномом человека было, а другое дело, когда речь идет о выделении одного маленького участка ДНК из животных разных видов. Очень много трудностей связано с тем, что выделение участка ДНК сопровождается с трудностями, то есть для одного животного протокол один, а для другого животного протокол другой. Поэтому, грубо говоря, здесь робот, если работает, то далеко не всегда, и здесь много чего надо сделать. На самом деле много сделано. В основном как раз сейчас делается в Канаде, там есть центр, который называется институт биоразнообразия Онтарио, основатель этого института Пол Эберт, очень активный известный зоолог. В этом институте, к слову надо сказать, работают наши русские биологи, которые на этом деле съели пуцуля. То есть я к тому, что делается в основном, развивается эта технология за границей, главным образом в Канаде, в Европе сейчас подключаются, Китай довольно активно, что-то делается в Японии. Но несмотря на то, что формально в России ничего в этом отношении не делается, так получается, что в Канаде и США к этому все больше и больше подключается русских специалистов.
Ольга Орлова: Вячеслав, расскажите о вашем личном участии в этом проекте.
Вячеслав Иваненко: Мое личное участие было простое. Меня позвали поехать в Полинезию на остров Муреа, на что я быстро и охотно согласился. Это была небольшая экспедиция, в рамках которой нам нужно было как можно больше собрать ракообразных. В данном случае конкретно в эту поездку было собрано порядка 10 специалистов из разных институтов мира. И мы вместе дружно, активно занимались тем, что собирали материал, обрабатывали нужным образом. Материал мною собран довольно большой. Собственно, что я делал: я ходил в море, нырял, плавал, купался, попутно собирал животных, кораллы, морские звезды, иглокожие, смотрел всех тех животных, которые на них встречаются.
Ольга Орлова: Что-то для вас было удивительное и интересное?
Вячеслав Иваненко: Интересно было само по себе место. Прежде всего начнем с того, что это место находится на другой стороне планеты, далеко, никогда я не был в таких места, не знаю, когда буду в следующий раз.
Ольга Орлова: Чем Полинезия примечательна?
Вячеслав Иваненко: В плане биоразнообразия тем, что это большое количество скопления островов в центре Тихого океана, которые находятся на большом удалении от центра биоразнообразия, который находится в Индонезии.
Ольга Орлова: А как-то сказывается удаление островов, то, что это скопление островов, но далеко, на развитие фауны там?
Вячеслав Иваненко: Биоразнообразия там немножко поменьше, я бы так сказал. Это меня, конечно, немножко удивило. Там, конечно, есть кораллы, есть куча красивых рыб, и не специалист этого не заметит. Но поскольку до этого я был во Вьетнаме, то когда я туда приехал, мы несколько раз ходили в море, через три-четыре раза я стал спрашивать начальника экспедиции: когда, собственно говоря, начнется главное, где крупные животные? Мне было удивительно то, что там не такое большое разнообразие крупных животных.
Ольга Орлова: Крупных животных, вы кого имеете в виду?
Вячеслав Иваненко: Например, морских звезд или кораллов. Они есть, есть коралловые рифы довольно разнообразные, красочные, очень красивые, поскольку вода прозрачная. Каких-то групп кораллов там нет, мягких кораллов очень мало.
Ольга Орлова: Там, где вы были, в каком состоянии кораллы?
Вячеслав Иваненко: Там, где я был, ситуация с кораллами была не очень хорошая отчасти из-за того, что коралловый риф очень сильно выела морская звезда, хищник.
Ольга Орлова: То есть это враг кораллов.
Вячеслав Иваненко: Это такая крупная звезда, она может иногда не влезать в большой таз, с большими длинными шипами. Она довольно быстро ползает, если она наползает на какую-то колонию коралла, то через какое-то время от коралла остается белый скелет. И когда их размозжается много, то они могут выжрать очень серьезно. И на Муреа морские звезды сильно постарались, за пределами лагуны, на склоне рифа живых кораллов осталось очень мало. Сообщество сильно потревожено. Но это не значит, что через какое-то время это не восстановится.
Ольга Орлова: Очень много было тревожных сообщений о том, какой урон нанесло цунами, которое был в Тихом океане 2004 года коралловым рифам. Там, где вы были кораллы, не пострадали?
Вячеслав Иваненко: Вообще там никто этого не вспоминал.
Ольга Орлова: Коралловые рифы находятся насколько глубоко?
Вячеслав Иваненко: Дело в том, что ест ь остров вулканический, и этот остров может уходить в море очень глубоко, больше тысячи метров. Кораллы развиваются вокруг острова, там, где не очень глубоко, куда доходит свет.
Ольга Орлова: То есть для ни важно, чтобы был свет. Тогда, естественно, это небольшая глубина. В таком случае, если бы цунами было бы сильное, их бы потревожило, конечно. Потому что на небольшой глубине цунами сильно и могло бы быть повреждение. Видимо, не дошла волна.
Вячеслав Иваненко: Вообще для того, чтобы наблюдать за кораллами, достаточно иметь маску, трубку и ласты. Самые красивые кораллы, на мой взгляд, находятся на глубине двух-трех метров.
Ольга Орлова: А где вы видели такие?
Вячеслав Иваненко: В Полинезии. Дело в том, что внутри лагуны, там, где неглубоко, вот этого острова, дело в том, что есть остров, вокруг него коралловый риф и между островом и краем кораллового рифа находится небольшое углубление, которое называется лагуна. Обычно это место с глубиной порядка двух, не больше трех метров. И внутри такого тихого места развивается много кораллов, они разнообразные, они живые. А наиболее выеденными оказались те, которые оказались с наружной стороны рифа.
Ольга Орлова: Вячеслав, в чем задача проекта?
Вячеслав Иваненко: В том, чтобы создать базу данных, реестр, который бы содержал информацию о ДНК штрих-кодов как можно большего числа животных.
Ольга Орлова: Пока о морских речь идет?
Вячеслав Иваненко: В принципе о всем том, что живет на этом острове, на острове Муреа.
Ольга Орлова: То есть проект стартовал на острове Муреа в Полинезии.
Вячеслав Иваненко: Этот остров был выбран как модельный, экспериментальная площадка. Часто так бывает, что модельные объекты не всегда идеальны, и поэтому выбран был этот остров. Отчасти это связано с тем, что на нем находится научная станция университета Беркли, так же работают на протяжении очень многих лет ученые из французских научно-исследовательских институтов. Там есть базы, поскольку проект во многом инициировался американцами на базе университета Беркли, они и решили создать вот такой каталог ДНК штрих-кодов как можно большего числа видов животных и не только на этой базе.
Ольга Орлова: Скажите, зачем нужно создавать такой каталог ДНК штрих- кодов?
Вячеслав Иваненко: Это нужно для того, чтобы научиться быстро и эффективно определять животных. Дело в том, что сейчас ситуация такова, что мы двести лет определяем и описываем животных классическими методами. И на данный момент по оценкам специалистов предполагается, что мы знаем только около 20% всех тех видов, которые встречаются в природе. То есть за двести лет мы смогли описать только пятую часть.
Ольга Орлова: Это потому что зоологи описывают по внешнему виду, как морфологические признаки, это с этим связано, с тем, что физически трудно сделать?
Вячеслав Иваненко: Конечно, это трудоемкая работа. Во-вторых, это такой бесконечный процесс, показывающий как мы постепенно познаем природу. Дело в том, что биоразнообразие большое и до сих пор много биотопов, мест и районов, в которых биоразнообразие толком не исследовалось. По мере того, как появляются новые методы, более точные методы, повышается разрешение, появляется возможность для того, чтобы выделять новые виды, новые формы жизни.
Ольга Орлова: Хорошо, а как это выглядит технически, как это происходит? Как можно собрать ДНК штрих-код, в каком виде вы получаете результат?
Вячеслав Иваненко: Это маркетинговый термин. На самом деле речь идет о том, чтобы развитие технологии, в которой бы участвовали как специалисты классические зоологи, к которым я себя отношу, как молекулярные биологи, так и биоинформатики. Цель этого проекта состоит в том, чтобы быстро и эффективно научиться определять животных. И эта технология сейчас находится в состоянии то, что называется, развития. Это как направление научное, понятно, что молекулярная биология развивается, а вот направление ДНК штрих-кодирования было сформулировано несколько лет назад.
Ольга Орлова: Как это выглядит на практике? Вы ловите животное…
Вячеслав Иваненко: Ловим, после этого определяем до того уровня, который возможен в полевых условиях, обязательно фотографируем, а после этого или целиком или частичку животного фиксируем таким образом, чтобы после этого выделить необходимый ДНК штрих-код. В базу данных идет информация о найденном виде животных, о географической точке, где он был найден, о том, как его определили, кто его определил и фотография. После этого, когда становится доступным ДНК штрих-код, он тоже туда вносится и после этого проводится анализ того, что получилось. На этом этапе, на нынешнем этапе идет наполнение базы данных, то есть речь идет о том, чтобы создать как можно больше полную библиотеку, реестр того биоразнообразия, которое у нас встречается в природе, с тем, чтобы потом можно было использовать эту базу данных для определения других животных. То есть животных, найденных в других участках. Грубо говоря, чтобы определять на пользовательском уровне, чтобы человек, у которого возникла потребность и необходимость быстро и эффективно определить животное, пришел, забрал это животное, потом нужным способом обработал его и в течение короткого времени получил доступ к информации об этом животном или наиболее близком к нему животном. Все то, о чем я говорю, это ничто иное как метод, который сейчас развивается.
Ольга Орлова: Обычно бывает так: когда метод очень эффективный, он очень быстро подхватывается и в сообществе моментально распространяется, становится почти движением, новым направлением. ДНК штрих-кодирование сейчас можно назвать таким направлением в систематике, в зоологии, в молекулярной генетике?
Вячеслав Иваненко: Это направление, которое активно осваивается прежде всего зоологами, которые владеют молекулярными методами. Относиться к этому, на мой взгляд, нужно именно как к методу, который развивается, грубо говоря, от простого к сложному. Сейчас задача такая - составить реестр-каталог. У специалистов, которые этим занимаются, хорошее понимание того, какие трудности здесь встречаются. Начнем с того, что одно дело выделять ДНК из ткани одного животного, случай как с геномом человека было, а другое дело, когда речь идет о выделении одного маленького участка ДНК из животных разных видов. Очень много трудностей связано с тем, что выделение участка ДНК сопровождается с трудностями, то есть для одного животного протокол один, а для другого животного протокол другой. Поэтому, грубо говоря, здесь робот, если работает, то далеко не всегда, и здесь много чего надо сделать. На самом деле много сделано. В основном как раз сейчас делается в Канаде, там есть центр, который называется институт биоразнообразия Онтарио, основатель этого института Пол Эберт, очень активный известный зоолог. В этом институте, к слову надо сказать, работают наши русские биологи, которые на этом деле съели пуцуля. То есть я к тому, что делается в основном, развивается эта технология за границей, главным образом в Канаде, в Европе сейчас подключаются, Китай довольно активно, что-то делается в Японии. Но несмотря на то, что формально в России ничего в этом отношении не делается, так получается, что в Канаде и США к этому все больше и больше подключается русских специалистов.
Ольга Орлова: Вячеслав, расскажите о вашем личном участии в этом проекте.
Вячеслав Иваненко: Мое личное участие было простое. Меня позвали поехать в Полинезию на остров Муреа, на что я быстро и охотно согласился. Это была небольшая экспедиция, в рамках которой нам нужно было как можно больше собрать ракообразных. В данном случае конкретно в эту поездку было собрано порядка 10 специалистов из разных институтов мира. И мы вместе дружно, активно занимались тем, что собирали материал, обрабатывали нужным образом. Материал мною собран довольно большой. Собственно, что я делал: я ходил в море, нырял, плавал, купался, попутно собирал животных, кораллы, морские звезды, иглокожие, смотрел всех тех животных, которые на них встречаются.
Ольга Орлова: Что-то для вас было удивительное и интересное?
Вячеслав Иваненко: Интересно было само по себе место. Прежде всего начнем с того, что это место находится на другой стороне планеты, далеко, никогда я не был в таких места, не знаю, когда буду в следующий раз.
Ольга Орлова: Чем Полинезия примечательна?
Вячеслав Иваненко: В плане биоразнообразия тем, что это большое количество скопления островов в центре Тихого океана, которые находятся на большом удалении от центра биоразнообразия, который находится в Индонезии.
Ольга Орлова: А как-то сказывается удаление островов, то, что это скопление островов, но далеко, на развитие фауны там?
Вячеслав Иваненко: Биоразнообразия там немножко поменьше, я бы так сказал. Это меня, конечно, немножко удивило. Там, конечно, есть кораллы, есть куча красивых рыб, и не специалист этого не заметит. Но поскольку до этого я был во Вьетнаме, то когда я туда приехал, мы несколько раз ходили в море, через три-четыре раза я стал спрашивать начальника экспедиции: когда, собственно говоря, начнется главное, где крупные животные? Мне было удивительно то, что там не такое большое разнообразие крупных животных.
Ольга Орлова: Крупных животных, вы кого имеете в виду?
Вячеслав Иваненко: Например, морских звезд или кораллов. Они есть, есть коралловые рифы довольно разнообразные, красочные, очень красивые, поскольку вода прозрачная. Каких-то групп кораллов там нет, мягких кораллов очень мало.
Ольга Орлова: Там, где вы были, в каком состоянии кораллы?
Вячеслав Иваненко: Там, где я был, ситуация с кораллами была не очень хорошая отчасти из-за того, что коралловый риф очень сильно выела морская звезда, хищник.
Ольга Орлова: То есть это враг кораллов.
Вячеслав Иваненко: Это такая крупная звезда, она может иногда не влезать в большой таз, с большими длинными шипами. Она довольно быстро ползает, если она наползает на какую-то колонию коралла, то через какое-то время от коралла остается белый скелет. И когда их размозжается много, то они могут выжрать очень серьезно. И на Муреа морские звезды сильно постарались, за пределами лагуны, на склоне рифа живых кораллов осталось очень мало. Сообщество сильно потревожено. Но это не значит, что через какое-то время это не восстановится.
Ольга Орлова: Очень много было тревожных сообщений о том, какой урон нанесло цунами, которое был в Тихом океане 2004 года коралловым рифам. Там, где вы были кораллы, не пострадали?
Вячеслав Иваненко: Вообще там никто этого не вспоминал.
Ольга Орлова: Коралловые рифы находятся насколько глубоко?
Вячеслав Иваненко: Дело в том, что ест ь остров вулканический, и этот остров может уходить в море очень глубоко, больше тысячи метров. Кораллы развиваются вокруг острова, там, где не очень глубоко, куда доходит свет.
Ольга Орлова: То есть для ни важно, чтобы был свет. Тогда, естественно, это небольшая глубина. В таком случае, если бы цунами было бы сильное, их бы потревожило, конечно. Потому что на небольшой глубине цунами сильно и могло бы быть повреждение. Видимо, не дошла волна.
Вячеслав Иваненко: Вообще для того, чтобы наблюдать за кораллами, достаточно иметь маску, трубку и ласты. Самые красивые кораллы, на мой взгляд, находятся на глубине двух-трех метров.
Ольга Орлова: А где вы видели такие?
Вячеслав Иваненко: В Полинезии. Дело в том, что внутри лагуны, там, где неглубоко, вот этого острова, дело в том, что есть остров, вокруг него коралловый риф и между островом и краем кораллового рифа находится небольшое углубление, которое называется лагуна. Обычно это место с глубиной порядка двух, не больше трех метров. И внутри такого тихого места развивается много кораллов, они разнообразные, они живые. А наиболее выеденными оказались те, которые оказались с наружной стороны рифа.
