Come l’eDNA sta rivoluzionando il tracciamento di specie sfuggenti. Presto potrebbe essere utilizzato per combattere il traffico di animali selvatici.

Il DNA ambientale rappresenta la zuppa biologica di cellule – capelli, pelle, feci, sangue, sperma, urina, virus e batteri – liberate dalle creature durante la loro vita quotidiana.

Tradizionalmente, i biologi sul campo hanno passato mesi, anni, persino intere vite a setacciare la natura selvaggia alla ricerca di specie rare e criptiche, a volte inutilmente. Ma identificando l’eDNA raccolto da un campione di acqua o suolo, è possibile per gli scienziati completare rapidamente le loro ricerche in laboratorio.

Trovare una specie in via di estinzione o rilevare l’arrivo anticipato di una specie invasiva dannosa “può essere come trovare un ago in un pagliaio”, afferma Kellie Carim, biologa ricercatrice acquatica del National Genomics Center for Wildlife and Fish Conservation presso il Rocky del servizio forestale degli Stati Uniti Stazione di ricerca sulla montagna a Missoula, Mont. “EDNA è lo strumento che ci permette di trovare quell’ago.”

Quando Carim rileva la presenza di trote toro, una specie in via di estinzione in un torrente nord-occidentale, i suoi strumenti sono un bicchiere di plastica dotato di un filtro per l’acqua, attaccato da un lungo tubo sottile a una pompa a batteria. Per ogni campione di eDNA, pompa circa cinque litri di acqua attraverso il filtro. Quindi, rimuove il filtro dalla tazza e lo mette in un sacchetto a chiusura lampo per preservare l’eDNA per l’analisi in laboratorio.

La conferma della presenza di trote toro nel torrente si basa sulla stessa tecnologia che i professionisti medici stanno ora utilizzando per testare i campioni di tamponi nasali per il coronavirus. Nota come PCR quantitativa (reazione a catena della polimerasi), l’analisi utilizza specifici marcatori genetici che si attaccano al DNA bersaglio quando è presente.

Esegue un diverso tipo di analisi chiamato DNA metabarcoding se vuole studiare tutti gli animali nel ruscello. Il metodo del metabarcoding interroga tutto il DNA del campione per il confronto con un database di specie conosciute. L’abbinamento delle sequenze del DNA rivela l’identità di ogni creatura presente, come batteri microscopici, piccoli crostacei, salmoni e persino orsi che pescano nel fiume.

Di recente, il laboratorio di Carim ha utilizzato il campionamento eDNA nel tentativo di rilevare la presenza di linci rosse, linci e ghiottoni dalle tracce di neve trovate sui terreni forestali. Invece di filtrare campioni d’acqua, i ricercatori raccolgono palline di neve da scongelare e filtrare in laboratorio.

“Quando i miei colleghi hanno parlato per la prima volta dei loro piani, devo ammettere che avevo i miei dubbi”, dice. “Ma è sorprendentemente preciso ed efficiente nell’identificare questi animali”.

I gestori della fauna selvatica stanno scoprendo che l’eDNA è uno strumento sempre più prezioso per il monitoraggio delle specie invasive che possono danneggiare gli habitat e la fauna autoctona, tra cui carpe asiatiche, cozze zebra e Didimosfenia geminataun’alga soprannominata moccio di roccia o didymo, che si diffonde tra i corsi d’acqua dalle suole degli stivali e dal fondo delle barche.

“Didimo. . . può essere facilmente trascurato in generale “, afferma Aaron Henning, biologo della pesca presso la Susquehanna River Basin Commission a Harrisburg, Pennsylvania. Ma anche l’accenno di un’invasione di moccio roccioso è allarmante perché “può soffocare il letto di un torrente e uccidere altre forme di vita acquatica”, afferma Henning.

Nel 2016, uno studio eDNA ha rivelato l’inizio di un’invasione di moccio di roccia nel sistema del fiume Susquehanna. Questo preallarme ha permesso all’agenzia di affiggere cartelli per ricordare alle persone di pulire gli stivali e l’attrezzatura. Fortunatamente, l’epidemia è stata finora contenuta in un’area.

La difficoltà di rimuovere le specie invasive è ciò che rende la diagnosi precoce così importante, afferma Henning, e l’eDNA è incredibilmente utile per campionare grandi aree in brevi periodi di tempo. Di recente, il suo piccolo team di quattro biologi ha esaminato 60 siti nello spartiacque di Susquehanna alla ricerca di pesci serpente invasivi e pesce gatto blu.

“Abbiamo fatto il sondaggio eDNA in due giorni”, dice. “Se lo facessimo tradizionalmente [with electroshocking equipment and fishing nets]ci sarebbero voluti due mesi”.

“Questa specie era nota solo da alcuni esemplari raccolti nel 1968”, afferma Kelly Zamudio, ecologista della Cornell University che ha collaborato allo studio con i biologi in Brasile. “Non avevamo una sequenza di DNA da esso – non l’abbiamo ancora – perché nessuno allora prelevava campioni di tessuto. Ma ci sono altre specie di Megaelosia e avevamo sequenze per tutte quelle nel nostro ampio database. ”

Quando gli scienziati hanno prelevato campioni d’acqua da una cascata di montagna dove è stata avvistata l’ultima volta Megaelosia bocainensis, hanno trovato una sequenza di DNA sconosciuta che corrispondeva al genere Megaelosia.

“Deduciamo che deve essere Megaelosia bocainensis perché è l’unica specie di Megaelosia mai trovata lì”, afferma Zamudio. “Questo è il massimo che puoi ottenere se non hai la sequenza del vero animale.”

Il prossimo passo sarà confermare la scoperta catturando un esemplare vivo. È stato pianificato il ritorno nell’area con reti e pali.

Gli scienziati che lavorano a Hong Kong, un importante centro per il commercio illegale di fauna selvatica, stanno ora sperimentando l’utilizzo dell’eDNA come strumento forense per indagare sui crimini contro la fauna selvatica. I ricercatori del laboratorio di Conservation Forensics dell’Università di Hong Kong hanno recentemente condotto uno studio pilota nei mercati di prodotti ittici in cui le specie ittiche protette sono state vendute illegalmente. Hanno testato l’eDNA raccolto dai sistemi di drenaggio del mercato e hanno trovato 144 creature marine rappresentate, comprese tre specie protette a livello internazionale: due squali e un parente stretto di squalo, il pesce chitarra blackchin.

“Da ricerche precedenti, sapevamo che le specie in via di estinzione venivano continuamente scambiate sui mercati”, afferma il biologo molecolare Jonathan Richards, che ha lavorato allo studio come assistente ricercatore dell’Università di Hong Kong raccogliendo campioni sul campo e analizzando l’eDNA.

Mentre i venditori del mercato potrebbero essere stati riluttanti a parlare con gli scienziati che facevano domande sui pesci in via di estinzione, nessuno ha prestato molta attenzione agli scienziati che raccoglievano campioni d’acqua dagli scarichi.

“Era un lavoro sporco”, dice Richards. “Gli scarichi sono pieni di sangue e budella, sporcizia e rifiuti.”

Dopo aver setacciato le particelle più grandi, hanno filtrato l’acqua per raccogliere l’eDNA. L’analisi è durata circa un mese, dice Richards, motivo per cui la tecnica non è ancora pronta per l’uso in prima serata nelle indagini penali.

Con molte più ricerche, tuttavia, gli scienziati affermano che l’eDNA potrebbe essere promettente come strumento investigativo per le forze dell’ordine che cercano di identificare dove vengono vendute le specie protette.

“Trovare una causa probabile: è qui che vedo il valore più grande. Ma devi ancora andare a cercare fisicamente e trovare le specie per arrestare un sospetto trafficante “, afferma Mary Burnham-Curtis, scienziata forense senior supervisore presso il laboratorio forense del Fish and Wildlife Service degli Stati Uniti ad Ashland, Oregon.

In un’era in cui le specie selvatiche stanno scomparendo sempre più a causa della distruzione dell’habitat, dei cambiamenti climatici, del bracconaggio e di altre minacce, gli scienziati affermano che l’eDNA potrebbe essere la chiave per trovare animali mentre c’è ancora tempo per salvare specie e abitudini.

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