В Москве исследуют биоразнообразие парков с помощью средовой ДНК

В Москве с 2025 года действует проект по изучению средовой ДНК (eDNA) в парках и на особо охраняемых зеленых территориях (ООЗТ). Исследование ведут специалисты Института проблем экологии и эволюции имени А.Н. Северцова Российской академии наук (ИПЭЭ РАН) совместно со столичным Департаментом природопользования.

Благодаря анализу ДНК удалось обнаружить гораздо больше организмов, чем можно определить под микроскопом. Особенность проекта в том, что он проходит в мегаполисе с населением свыше 13 миллионов человек, а не в заповеднике. В первый год исследователи работали на 12 природоохранных территориях: изучали пробы воды и почвы, искали гены антибиотикоустойчивости бактерий и создавали геномную базу.

«Главный итог проекта — работающая система генетического мониторинга городских экосистем. С 2025 года мы вместе с ИПЭЭ РАН анализируем средовую ДНК в парках и ООЗТ: в первый год охватили 12 природоохранных территорий, только в московской части “Лосиного Острова” выявили более 1,6 тысячи видов микроскопических эукариот — одноклеточных водорослей, простейших, микроскопических грибов, 276 видов микроводорослей в воде и 157 на коре деревьев», — отметила Юлия Урожаева, руководитель Департамента природопользования и охраны окружающей среды.

17 новых точек и 15 водоемов

В 2026 году проект по изучению средовой ДНК расширился: исследователи сосредоточились на водоемах. Пробы взяты в 15 водоемах «Лосиного Острова» и в 17 точках в Кускове, Покровском-Стрешневе и Царицыне. Все они привязаны к точным координатам и станут постоянными станциями мониторинга.

Полевой этап уже завершен, сейчас идет лабораторная работа: вода профильтрована, ДНК выделена, подготовлены тысячи библиотек для секвенирования. Данные наносятся на единую карту, первые результаты планируют получить в ближайшие месяцы.

Накопленная с 2025 года геномная база станет основой для разработки и валидации моделей прогнозирования цветения водоемов. В перспективе методику можно будет применять на других ООЗТ и водоемах, а также для анализа почвы и воздуха не только в Москве, но и в других городах и регионах.

Важная особенность проекта — слаженная работа генетиков с зоологами и гидробиологами. На тех же станциях, где берут воду для анализа ДНК, специалисты по планктону, донным беспозвоночным и рыбам собирают материал для классического учета. Любую генетическую находку можно сверить с микроскопическими данными, а каждое расхождение — тщательно проверить. Так, методика проходит проверку в реальных условиях городских водоемов.

Ученые применяют несколько технологий. Метабаркодинг — это чтение коротких участков генов, своего рода штрихкодов. Секвенирование на платформе PacBio позволяет получать длинные и очень точные последовательности, что часто улучшает таксономическое разрешение. Shotgun-метагеномика читает всю ДНК из пробы: так можно узнать не только о том, кто живет в водоеме, но и какие функции выполняет микробное сообщество.

Точность методов зависит от справочной базы, поэтому с 2025 года исследователи собирают свою геномную базу: тысячи полных геномов и транскриптомов микроорганизмов и инвазивных видов, а также данные о генах устойчивости к антибиотикам, привязанные к конкретным точкам на карте.

От цветения до чужеродных видов: какие задачи решает анализ

Собранные данные уже позволяют решать практические задачи. Одна из самых важных — цветение и зарастание водоемов. Генетический анализ помогает заметить изменения в численности цианобактерий и водорослей раньше, чем появятся видимые признаки цветения. Вместе с гидрохимическими и гидробиологическими показателями эти сведения можно использовать для оценки и последующей валидации риска цветения.

Вторая задача — раннее обнаружение чужеродных видов: ротана, американских раков, дрейссены и других.

Третья — санитарный анализ. Поиск генов устойчивости бактерий к антибиотикам, в том числе к карбапенемам, помогает отличить бытовое загрязнение от помета птиц и собак. Изменения состава микробного сообщества могут служить одним из биологических индикаторов возможного нефтяного загрязнения.

За рубежом средовую ДНК также активно используют, но там каждая программа, как правило, решает одну задачу. Московский подход отличается: одна проба позволяет одновременно охарактеризовать биоразнообразие, выявить чужеродные виды, оценить риск цветения водоемов и проанализировать отдельные санитарно-экологические показатели. Методику уже сопоставляют с подходами партнеров — Гонконгского и Юньнаньского университетов Китая.

За два года проекта накоплен внушительный научный опыт: тысячи геномов и транскриптомов, сотни библиотек для секвенирования, данные о генах устойчивости к антибиотикам с привязкой к карте и архив образцов. Этот материал откроет путь к фундаментальным исследованиям — от закономерностей формирования сообществ организмов в мегаполисе до эволюционных процессов у микроорганизмов в городских условиях.

На портале mos.ru представлен масштабный спецпроект, посвященный развитию ключевых сфер Москвы. Среди них транспорт, промышленность, здравоохранение, образование, спорт и строительная сфера. Спецпроект помогает узнать, как изменилась столица за последние годы, какие инициативы, позволяющие сделать жизнь горожан еще комфортнее, реализуются в настоящее время и что ждет Москву и ее жителей в ближайшем будущем.

На странице проекта «Экология» можно узнать о том, как столица обновляет зеленый фонд и расширяет экологическое просвещение, а также готовится сделать экорешения частью повседневной жизни.

Оперативно узнавайте главные новости в официальных каналах города Москвы в мессенджерах «Макс» и «Телеграм».