Каждый вдох — улика. Воздух уже слил полиции, где вы были, что нюхали и чем заражены

В Дублине, где воздух пропитан уличной музыкой и ароматом тёмного эля, учёные неожиданно уловили не только атмосферу уюта, но и нечто куда более необычное — молекулярные следы каннабиса, мака и галлюциногенных грибов. Это были не сами растения, а их генетические отпечатки: микроскопические фрагменты ДНК, ускользающие от глаз, но доступные для анализа с помощью современной науки.

Исследование, проведённое специалистами Университета Флориды, показало: достаточно пропустить через фильтр немного воздуха — и можно получить удивительно полную картину того, что происходило вокруг. Эта техника основана на анализе так называемой экологической ДНК (environmental DNA, eDNA) — обрывков генетического материала, которые живые организмы оставляют в окружающей среде.

Собранную пыль, воздух и частицы исследователи подвергают высокоточному шотган-секвенированию: методу, который позволяет считывать длинные последовательности ДНК без предварительных гипотез о том, к каким организмам они принадлежат. Его еще называют методом дробовика. Таким образом можно не только зафиксировать факт присутствия вида, но и оценить его происхождение, биологические особенности и потенциальную угрозу.

Как объясняет Дэвид Даффи , профессор геномики дикой природы и руководитель проекта, потенциал метода только начинает раскрываться: «В eDNA содержится столько информации, что мы лишь начинаем осознавать, насколько обширны её возможные применения — от человека до микробов и дикой природы».

Сама технология изначально разрабатывалась для изучения морских черепах, но быстро вышла за пределы океанологии. Теперь её используют в самых разных экосистемах — от лесов до городов, от воздухозаборов мегаполисов до удалённых заповедников. И что важно — без прямого вмешательства в природу. Достаточно фильтра, портативного лабораторного набора и доступа к облачному ПО, чтобы за день один специалист мог получить полную картину биологической активности на участке.

В Дублине таким образом были обнаружены сотни ДНК-подписей: от патогенов и аллергенов (включая арахис и пыльцу) до следов бактерий и вирусов. В лесах Флориды исследователи зафиксировали молекулярные следы рыси и даже пауков, что позволило не только подтвердить их присутствие, но и определить предполагаемый регион их происхождения.

Как подчёркивает Даффи, главный прорыв заключается в том, что технология позволяет собирать информацию обо всех видах сразу — от микроскопических вирусов до позвоночных, включая человека. Причём без необходимости ловить, метить или наблюдать этих существ напрямую. Подобные методы уже демонстрируют способность идентифицировать человека по микроскопическим следам, оставляемым в окружающей среде.

«Это звучит как научная фантастика, но превращается в научный факт», — говорит он. — «Наконец-то технологии догоняют масштаб экологических проблем».

Список потенциальных применений впечатляет: отслеживание вспышек инфекций, выявление редких и исчезающих видов, мониторинг аллергенов, анализ биоразнообразия, контроль за наркотическими веществами и даже неинвазивная оценка антропогенного влияния на природу. Всё это можно получить буквально «из воздуха».

Однако столь мощные возможности требуют осторожности. Те же методы, что позволяют изучать лес или город, потенциально могут выявлять чувствительные генетические данные о человеке — даже если он просто прошёл рядом с датчиком. Поэтому авторы исследования настаивают: необходимо как можно скорее выработать этические стандарты и правовые нормы, чтобы эта новая область развивалась ответственно. Развитие технологий хранения данных в ДНК и защиты персональных данных становится всё более актуальной задачей.

Научная статья с результатами работы опубликована в журнале Nature Ecology and Evolution. Авторы подчёркивают, что это только начало новой эры в изучении биосферы — эры, в которой воздух может рассказать гораздо больше, чем мы привыкли от него ожидать.