Una tecnica di aspirazione diretta del DNA dall’aria
La biodiversità globale è in forte declino. L’espansione umana e lo sfruttamento e la trasformazione del pianeta associati, ivi compresi i cambiamenti climatici, sono fattori che minacciano il mondo naturale. Per contrastare questa catastrofe incombente occorre innanzitutto essere a conoscenza di ciò che la natura tuttora ospita, nonché delle modalità attraverso cui la vita sulla Terra sta cambiando. I metodi di monitoraggio convenzionalmente usati a tal fine, tuttavia, possono essere dispendiosi in termini di tempo e denaro. Una nuova tecnica promettente è quella basata sul DNA ambientale (eDNA), un metodo in grado di rivelare ciò che esiste in un determinato luogo acquisendo il DNA rilasciato da piante, animali e altre forme di vita. L’analisi dell’eDNA si è progressivamente affermata come un potente strumento per il monitoraggio degli ecosistemi acquatici, ma sulla terraferma l’impiego di questo metodo è stato sinora meno efficace in quanto le molecole di DNA si distribuiscono ampiamente sulle diverse superfici. Nell’ambito del progetto AIRDNA, finanziato dall’UE, Fabian Roger, ricercatore post-dottorato presso il Politecnico di Zurigo, ha approfondito una nuova tecnologia che è in grado di catturare il DNA ambientale di animali e altri taxa avvalendosi di campionatori d’aria. «Uno dei motivi per cui il campionamento del DNA dall’aria è così promettente è che questo elemento può essere visto come l’acqua al di sopra della terra», afferma Roger, membro del team di ricerca guidato da Kristy Deiner, assistente universitaria presso il dipartimento di Scienze dei sistemi ambientali del Politecnico di Zurigo. «Il DNA e le particelle che lo trasportano sono così piccole da rimanere a galla nell’aria, consentendoci di acquisire un campione rappresentativo ben miscelato, proprio come l’acqua», aggiunge.
Testare i campionatori dell’aria
Uno degli obiettivi del progetto è stato quello di testare una serie di campionatori di eDNA trasportato dall’aria in qualità di strumenti per il monitoraggio di organismi di svariata natura, tra cui funghi, batteri, vertebrati, artropodi (insetti) e piante. I ricercatori hanno collaudato sei diversi campionatori d’aria attivi in otto diverse località della Svizzera per poi estrarre con successo il DNA avvalendosi di tutti questi strumenti. In base a ciò che hanno indicato i risultati, quanto maggiore è stata la durata del campionamento, piuttosto che il volume d’aria preso in esame, tanto più alto è risultato il numero di specie rilevate.
Un nuovo uso per le reti di campionamento dell’aria
Il progetto, intrapreso con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, ha inoltre verificato se tali informazioni fossero già state acquisite dalle stazioni di filtraggio dell’aria esistenti, che monitorano il particolato per garantire la salute pubblica. A tal fine, il team ha dovuto progettare e convalidare un nuovo protocollo di estrazione del DNA, svelando nel corso di questo lavoro un compromesso tra l’estrazione del DNA da organismi con e senza pareti cellulari dure. Il team ha adattato il protocollo ed è attualmente impegnato ad applicarlo efficacemente con queste stazioni di monitoraggio dell’aria. Un terzo aspetto di AIRDNA consisteva nel determinare se questa rete fosse in grado di rilevare un agente patogeno invasivo responsabile del deperimento del frassino in Europa. Le analisi di questo studio sono ancora in corso, ma i risultati preliminari hanno messo in evidenza grandi potenzialità in tal senso.
Mettere in mostra il potenziale dell’eDNA aviotrasportato
Il team si augura che i risultati convincano ulteriormente la comunità scientifica riguardo alle potenzialità insite nell’eDNA aviotrasportato quale soluzione per il monitoraggio scalabile della biodiversità. «Il campionamento dell’aria, facilmente automatizzabile e implementabile, può fornire informazioni molto approfondite sulla biodiversità e sulle singole specie», osserva Roger. Questa affermazione vale soprattutto nelle aree urbane, dove si trova la maggior parte delle stazioni di monitoraggio dell’aria. Roger sta ora creando una start-up attiva nel campo del monitoraggio dell’eDNA per via aerea, con l’obiettivo di supportare il monitoraggio della biodiversità e la biosorveglianza. «Spero che saremo in grado di sviluppare la tecnologia più velocemente e su scala più ampia, poiché l’urgenza della crisi relativa alla biodiversità richiede soluzioni il prima possibile», conclude.
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