Изучение изменения питания гигантского мадагаскарского жука-навозника Helictopleurus giganteus (Coleoptera: Scarabaeidae: Scarabaeinae) с помощью ампликонной метагеномики

А.В. Фролов, М.С. Вишневская и Л.А. Ахметова

Труды Зоологического института РАН, 2023, 327(4): 719–723 · https://doi.org/10.31610/trudyzin/2023.327.4.719

Резюме

Жуки-навозники являются важными элементами пищевых сетей на Мадагаскаре, где они эволюционировали как потребители экскрементов лемуров. Популяции лемуров сокращаются вследствие антропогенного влияния, что заставляет навозных жуков переходить на другие источники питания. Для оценки питания гигантского мадагаскарского навозника Helictopleurus giganteus (Harold) мы изучили ампликон-метагеномными молекулярными методами содержимое кишечника семи экземпляров этого вида из разных локалитетов. Мы обнаружили прочтения ДНК пяти видов млекопитающих, причем более 99% от общего числа прочтений принадлежат человеку и корове. В образцах не было обнаружено маркеров нативных Мадагаскарских млекопитающих. Полученные результаты подтверждают антропогенное изменение рациона H. giganteus, хотя их следует интерпретировать с осторожностью, поскольку неизбежные контаминации могут в значительной степени способствовать высокому процентному содержанию прочтений ДНК коровы и человека.

Ключевые слова

метагеномика ампликонов, анализ содержимого кишечника, копрофагия, навозные жуки, Мадагаскар, секвенирование нового поколения, скарабеины

Поступила в редакцию 9 ноября 2023 г. · Принята в печать 2 декабря 2023 г. · Опубликована 25 декабря 2023 г.

Литература

Akhmetova L.A., Montreuil O. and Frolov A.V. 2023. Diversity of the Endemic Madagascan Dung Beetles (Coleoptera, Scarabaeidae, Scarabaeinae): New Records from Six Protected Areas. Diversity, 15(10): 1066. https://doi.org/10.3390/d15101066

Brown G.R. and Matthews I.M. 2016. A review of extensive variation in the design of pitfall traps and a proposal for a standard pitfall trap design for monitoring ground‐active arthropod biodiversity. Ecology and evolution, 6(12): 3953–3964. https://doi.org/10.1002/ece3.2176

Drinkwater R., Williamson J., Clare E.L., Chung A.Y., Rossiter S.J. and Slade E. 2021. Dung beetles as samplers of mammals in Malaysian Borneo – a test of high throughput metabarcoding of iDNA. PeerJ, 9: e11897. https://doi.org/10.7717/peerj.11897

Edgar R.C. 2013. UPARSE: highly accurate OTU sequences from microbial amplicon reads. Nature methods, 10(10): 996–998. https://doi.org/10.1038/nmeth.2604

Edgar R.C. and Flyvbjerg H. 2015. Error filtering, pair assembly and error correction for next-generation sequencing reads. Bioinformatics, 31(21): 3476–3482. https://doi.org/10.1093/bioinformatics/btv401

Frolov A.V., Akhmetova L.A., Vishnevskaya M.S., Kiriukhin B.A., Montreuil O., Lopes F. and Tarasov S.I. 2023. Amplicon metagenomics of dung beetles (Coleoptera, Scarabaeidae, Scarabaeinae) as a proxy for lemur (Primates, Lemuroidea) studies in Madagascar. ZooKeys, 1181: 29–39. https://doi.org/10.3897/zookeys.1181.107496

Hanski I., Wirta H., Nyman T. and Rahagalala P. 2008. Resource shifts in Malagasy dung beetles: contrasting processes revealed by dissimilar spatial genetic patterns. Ecology Letters, 11(11): 1208–1215. https://doi.org/10.1111/j.1461-0248.2008.01239.x

Ji Y., Baker C.C.M., Popescu V.D., Wang J., Wu C., Wang Z., Li Y., Wang L., Hua C., Yang Z., Yang C., Xu C.C.Y., Diana A., Wen Q., Pierce N.E. and Yu D.W. 2022. Measuring protected-area effectiveness using vertebrate distributions from leech iDNA. Nature Communications, 13(1): 1555. https://doi.org/10.1038/s41467-022-28778-8

Kerley G.I.H., Landman M., Ficetola G.F., Boyer F., Bonin A., Rioux D., Taberlet P. and Coissac E. 2018. Diet shifts by adult flightless dung beetles Circellium bacchus, revealed using DNA metabarcoding, reflect complex life histories. Oecologia, 188(1): 107–115. https://doi.org/10.1007/s00442-018-4203-6

Orsini L., Koivulehto H. and Hanski I. 2007. Molecular evolution and radiation of dung beetles in Madagascar. Cladistics, 23(2): 145–168. https://doi.org/10.1111/j.1096-0031.2006.00139.x

Rahagalala P., Viljanen H., Hottola J. and Hanski I. 2009. Assemblages of dung beetles using cattle dung in Madagascar. African Entomology, 17(1): 71–89. https://doi.org/10.4001/003.017.0109

Taylor P.G. 1996. Reproducibility of ancient DNA sequences from extinct Pleistocene fauna. Molecular biology and evolution, 13(1): 283–285. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.molbev.a025566

Viljanen H., Wirta H., Montreuil O., Rahagalala P., Johnson S. and Hanski I. 2010. Structure of local communities of endemic dung beetles in Madagascar. Journal of Tropical Ecology, 26: 481–496. https://doi.org/10.1017/S0266467410000325

Wirta H. and Montreuil O. 2008. Evolution of the Canthonini Longitarsi (Scarabaeidae) in Madagascar. Zoologica Scripta, 37: 651–663. https://doi.org/10.1111/j.1463-6409.2008.00352.x

Wirta H., Orsini L. and Hanski I. 2008. An old adaptive radiation of forest dung beetles in Madagascar. Molecular phylogenetics and evolution, 47(3): 1076–1089. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2008.03.010

Wirta H., Viljanen H., Orsini L., Montreuil O. and Hanski I. 2010. Three parallel radiations of Canthonini dung beetles in Madagascar. Molecular phylogenetics and evolution, 57(2): 710–727. https://doi.org/10.1016/j.ympev.2010.08.013

Wirta H.K., Hebert P.D.N., Kaartinen R., Prosser S.W., Várkonyi G. and Roslin T. 2014. Complementary molecular information changes our perception of food web structure. Proceedings of the National Academy of Sciences, 111(5): 1885–1890. https://doi.org/10.1073/pnas.1316990111