Проекты

Описание инициативы (проектной идеи)

Проект направлен на повышение полноты, объективности и экономической эффективности мониторинга морского и прибрежного биоразнообразия Российской Арктики. Для этого будет разработано и апробировано эДНК-меташтрихкодирование — неинвазивный метод выявления организмов по генетическому материалу из проб воды. Инициатива соответствует грантовому направлению, поскольку объединяет научное исследование, создание прикладной природоохранной технологии и её подготовку к внедрению в экологический мониторинг.
Традиционные исследования арктической морской биоты ограничены экстремальными погодными условиями, сложной логистикой, высокой стоимостью и коротким полевым сезоном. Морфологическая идентификация зависит от квалификации специалистов, сохранности материала и качества определительных ключей. Она преимущественно регистрирует массовые виды и менее эффективна для обнаружения редких, охраняемых, мигрирующих, морфологически сходных и недавно проникших инвазивных организмов.
В точных, масштабируемых и неинвазивных инструментах нуждаются ООПТ, природоохранные органы, научные организации, государственные структуры и промышленные компании. Это особенно важно в условиях климатических изменений, роста судоходства и развития арктической инфраструктуры. ЭДНК-меташтрихкодирование объединяет молекулярно-генетические штрихкоды, высокопроизводительное секвенирование и биоинформатику и позволяет по одной пробе воды анализировать целые сообщества без изъятия организмов. Однако его применение в Российской Арктике сдерживают отсутствие адаптированного протокола и недостаток локальных референсных последовательностей ДНК.
Полигоном проекта станут акватория Государственного природного заповедника «Ненецкий», Печорская губа и прилегающие районы Печорского моря. Регион расположен рядом с Приразломным месторождением и терминалом «Варандей» и более десяти лет охвачен регулярными исследованиями. Это даёт данные для проверки нового метода, хотя существующий мониторинг из-за ограниченной продолжительности и ориентации на массовые виды не отражает биоразнообразие полностью.
Реализация инициативы предполагает семь основных этапов:
1. Создание весной 2027 г. локальной референсной базы ДНК-штрихкодов морских беспозвоночных и позвоночных животных, а также водорослей ГПЗ «Ненецкий» и сопредельных районов Печорского моря.
2. Проведение весной 2027 г. лабораторных исследований при содействии Зоологического института РАН: адаптация существующих и разработка новых эДНК-меташтрихкодов — коротких высокоинформативных участков ДНК — для анализа биоразнообразия беспозвоночных, рыб, морских млекопитающих, птиц, бурых и красных водорослей.
3. Проведение летом 2027 г. судовых исследований при содействии ЦМИ МГУ: отбор проб воды в прибрежной акватории ГПЗ «Ненецкий» и Печорской губе, получение и консервация фильтратов. Параллельно в точках пробоотбора будет выполнен классический экологический мониторинг: регистрация морских млекопитающих и птиц, отбор образцов бентоса, нектона и планктона.
4. Проведение осенью 2027 г. — весной 2028 г. лабораторных исследований при содействии Зоологического института РАН: выделение эДНК из фильтратов, подготовка и высокопроизводительное секвенирование эДНК-библиотек, биоинформатическая обработка данных, изучение выхода и скорости деградации эДНК в воде Печорского моря.
5. Сравнение видовых списков, полученных с помощью анализа эДНК, с результатами параллельного классического мониторинга и материалами многолетних наблюдений.
6. Реинвентаризация морской и прибрежной биоты ГПЗ «Ненецкий» с учётом скрытого биоразнообразия, выявленного методом эДНК-меташтрихкодирования, и пополнение локальной референсной базы ДНК-штрихкодов.
7. Разработка протокола рутинного экологического мониторинга морских экосистем Российской Арктики на основе эДНК-меташтрихкодирования с учётом экспедиционных условий и существующих молекулярно-генетических ограничений.
Заявитель и команда пять лет развивают и популяризируют методы экологической генетики для изучения морских и наземных экосистем России. Их компетенции охватывают полевые исследования, молекулярно-генетические методы, анализ биоразнообразия и биоинформатику. Партнёрство с профильными организациями ГПЗ «Ненецкий», ООО «ЦМИ МГУ» и ЗИН РАН обеспечивает реализуемость проекта — от отбора проб до интерпретации данных и подготовки прикладного протокола.
К завершению проекта будут созданы апробированный протокол эДНК-меташтрихкодирования, локальная референсная база ДНК-штрихкодов, набор адаптированных маркеров, уточнённые списки биоты ГПЗ «Ненецкий» и Печорского моря, данные о выходе и деградации эДНК и рекомендации по включению метода в программы мониторинга. Эффективность метода будет оценена по сопоставимости результатов с классическим мониторингом и многолетними наблюдениями, а дополнительную ценность — по числу таксонов, не выявленных традиционными способами, включая редкие, охраняемые, морфологически сходные и потенциально инвазивные виды.