La raccolta accidentale del DNA tramite sensori aerei potrebbe rivoluzionare il monitoraggio della fauna selvatica

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Una stazione di monitoraggio della qualità dell'aria a Lodon si trova vicino a un parco di cervi, quindi raccoglie nei suoi filtri il DNA di specie come il daino (Dama Dama). Credito: Robert Knell

Gli scienziati potrebbero essere in grado di tenere sotto controllo la flora e la fauna del mondo analizzando il DNA fluttuante nell'aria. Questa è la conclusione di uno studio pubblicato il 5 giugno su Current Biology1, in cui un team ha identificato più di 180 tipi di organismi, tra cui piante, funghi, insetti e animali, utilizzando il DNA catturato dai filtri delle stazioni di monitoraggio dell'inquinamento atmosferico. I ricercatori affermano che, data l’ubiquità di tali stazioni, il metodo potrebbe trasformare il monitoraggio della biodiversità sulla Terra e potrebbe persino essere in grado di rilevare specie rare.

La biodiversità globale sta crollando: alcune stime suggeriscono un calo del 69% delle popolazioni selvatiche dal 1970. Gli scienziati faticano a tenere traccia dei cambiamenti negli ecosistemi e dei tassi di declino delle specie perché mancano di infrastrutture per misurare la biodiversità su larga scala. In genere, i ricercatori o i volontari ambientalisti monitorano alcune specie terrestri in piccole regioni utilizzando metodi ad alta intensità di lavoro come la sorveglianza tramite telecamera, osservazioni di persona ed esame di tracce, comprese impronte e feci. Su larga scala sono possibili solo misurazioni molto generali, come la valutazione della copertura forestale.

Fonte: rif. 1

Ma il DNA ambientale (eDNA) – piccole quantità di materiale genetico rilasciato dagli esseri viventi – raccolto automaticamente utilizzando le reti di tracciamento dell’inquinamento atmosferico potrebbe aiutare a risolvere questo problema, afferma Elizabeth Clare, ecologista molecolare presso l’Università di York a Toronto, in Canada, e responsabile autore dello studio.

Gli scienziati raccolgono e sequenziano l'eDNA da campioni di suolo e acqua da circa 20 anni per monitorare specie rare o in via di estinzione, come il grande tritone crestato (Triturus cristatus) nel Regno Unito e i fringuelli di Gould (Erythrura gouldiae) in Australia. Le agenzie di regolamentazione hanno utilizzato l'eDNA per rilevare le specie invasive; ad esempio, il Fish and Wildlife Service degli Stati Uniti lo utilizza per monitorare la carpa argentata (Hypophthalmichthys molitrix) nel sistema dei Grandi Laghi. Ma è stato solo l’anno scorso che gli scienziati, tra cui Clare, hanno riferito che l’eDNA può essere catturato da campioni di aria e utilizzato per esplorare la biodiversità terrestre2. Il DNA probabilmente proviene da cellule disperse dagli organismi, dicono i ricercatori.

Nell’ultima ricerca, Clare e i suoi colleghi hanno condotto uno studio pilota in cui hanno avuto accesso alle stazioni di monitoraggio della qualità dell’aria del Regno Unito esistenti a Londra e vicino a Edimburgo, per vedere se potevano intrappolare l’eDNA trasportato dall’aria dalla flora e dalla fauna locali. Entrambi sono progettati per monitorare gli inquinanti atmosferici come il piombo contenuto nel particolato che rimane intrappolato nei filtri dei dispositivi. La stazione di Edimburgo fa parte di una rete che copre tutto il Regno Unito, gestita in parte dal National Physical Laboratory (NPL) di Teddington.

Il Fish and Wildlife Service degli Stati Uniti utilizza l'eDNA per monitorare la carpa argentata (Hypophthalmichthys molitrix), una specie invasiva.Credit: Jason Lindsey/Alamy

I ricercatori hanno allestito la stazione di Londra, che si trova accanto a un parco di cervi, per prelevare campioni in vari intervalli di tempo, da un'ora a una settimana, consentendo loro di verificare se il tempo di campionamento è importante. Hanno anche esplorato per quanto tempo i campioni potevano essere conservati analizzando i filtri della stazione di Edimburgo, che avevano raccolto il DNA per una settimana prima di essere conservati per otto mesi.

Il gruppo di ricerca, che comprendeva scienziati dell'NPL, ha estratto e sequenziato l'eDNA da un quarto di ciascun filtro. Gli scienziati hanno poi confrontato le sequenze con quelle disponibili nei database del DNA come GenBank, gestito dal National Institutes of Health degli Stati Uniti.

I ricercatori sono rimasti sorpresi di trovare sui filtri il DNA di così tanti gruppi di organismi. Questi includevano 34 specie di uccelli, come gli scriccioli (Troglodytes troglodytes) e le cinciallegre (Parus major), nonché frassini (del genere Fraximus), ortiche (del genere Soleirolia) e funghi patogeni Septoriella (vedi 'Schede di conservazione sui taxa').