Oamenii de știință au aspirat ADN-ul animal din aer pentru prima dată

Într-o zi tristă de iarnă din decembrie 2020, ecologistul Elizabeth Clare s-a plimbat prin Parcul Zoo Hamerton din Anglia mânuind o mică pompă de vid. S-a oprit în afara incintelor pentru animale, ținând în sus un tub flexibil atașat la mașină. Misiunea ei: suge ADN-ul animalului din aer.

Capacitatea de a adulmeca materialul genetic din aer al animalelor a fost pe lista de dorințe a oamenilor de știință de peste un deceniu. ADN-ul colectat din apă a fost folosit pentru a urmări speciile acvatice, inclusiv somonul și rechinii (SN: 5/7/18). Oamenii de știință știau că ar putea folosi ADN-ul de mediu sau eADN-ul în aer pentru a monitoriza speciile de pe uscat – dacă ar putea să-l prindă în capcană. Acum, cercetătorii au făcut exact asta folosind aspiratoare, au raportat două grupuri independente pe 6 ianuarie Biologie actuală.

„Este o idee atât de nebună”, spune Clare, de la Universitatea York din Toronto. „Aspirăm ADN-ul din cer.”

Ideea i-a venit lui Clare, care a făcut munca în timp ce era la Universitatea Queen Mary din Londra, în timpul unui experiment anterior în care ea a prelevat probe de aer din vizuinile de șobolan al cârtițelor goale. La grădina zoologică, Clare și colegii au condus pompa de vid pentru sesiuni de jumătate de oră în și în jurul incintelor pentru animale, colectând 72 de probe din 20 de locuri. Apoi, echipa a dus materialul prins în filtrul pompei înapoi la laborator pentru analiză.

fotografie cu Elizabeth Clare care colectează mostre de ADN de aer cu o pompă
Ecologul Elizabeth Clare prelevează probe de aer pentru ADN animal folosind o pompă. Când Clare și colega ei Kristine Bohmann au descoperit reciproc cercetările, au decis să-și combine forțele.E. Clare

Între timp, o altă echipă de la Universitatea din Copenhaga urmărea, fără să știe, aceeași idee. Biologul Kristine Bohmann și colegii săi au încercat să prindă ADN-ul din aer la Grădina Zoologică din Copenhaga folosind ventilatoare minuscule similare cu cele care răcesc computerele. Echipa a experimentat și cu un vid. Desfășurându-și dispozitivele între 30 de minute și 30 de ore la casa tropicală, grajduri și în aer liber, cercetătorii au descoperit că atât metoda cu ventilator, cât și cu vidul au colectat amplu ADN animal.

„A fost atât de distractiv”, spune Bohmann. „S-a simțit ca și cum am putea doar să ne jucăm și să fim creativi.”

Pentru a testa tehnica, ambele echipe au folosit o grădină zoologică pentru lista sa de animale. Aerul din sălbăticie ar putea găzdui ADN din locuri imprevizibile, dar la grădini zoologice, cercetătorii ar putea face referințe încrucișate cu ADN-ul din aer capturat cu animalele enumerate în exponate. Acest lucru a permis oamenilor de știință să confirme sursa ADN-ului și să vadă cât de departe a călătorit între incinte.

Bohmann și colegii sai au identificat 49 de specii diferite de vertebrate în Grădina Zoologică din Copenhaga. Ei au detectat animale care trăiesc în incintele prelevate, cum ar fi okapi (Okapia johnstoni) în grajduri și o boa de pământ a lui Dumeril (Acrantophis dumerili) în casa pădurii tropicale. Dar cercetătorii au descoperit, de asemenea, mamifere și păsări din expozițiile din jur, precum și pești folosiți ca hrană. „A fost destul de surprinzător”, spune Bohmann.

La grădina zoologică Hamerton, echipa lui Clare a identificat 25 de specii diferite, inclusiv nu doar rezidenții din grădina zoologică vizați, ci și cele neașteptate. În incinta dingo, echipa a detectat ADN-ul de la suricate (Suricata suricatta) care locuiesc la 245 de metri distanță.

un grup de dingo într-un incintă de grădină zoologică
Dingo de la Hamerton Zoo Park din Anglia inspectează dispozitivul de aspirare al ecologistului Elizabeth Clare. Probele de aer din incinta dingo a grădinii zoologice conțineau ADN de la dingo și, în mod surprinzător, suricate, care trăiesc la 245 de metri distanță.E. Clare

În rezultatele fiecărei echipe au apărut și persoane din afara grădinii zoologice. Echipa lui Clare a detectat ariciul european (Erinaceus europaeus), care este pe cale de dispariție în Anglia, în timp ce grupul lui Bohmann a depistat șoareci și câini domestici. Au prins și mirosuri de ADN uman.

Sugerea ADN-ului din aer ar putea fi o modalitate neinvazivă de a identifica unde au fost speciile pe cale de dispariție prin preluarea amprentelor lor genetice, spune Bohmann. Metoda ar fi o actualizare de la capcanele camerei, care funcționează numai atunci când creatorii rătăcesc, spune ea.

Nicio echipă nu știa că cealaltă lucra la același concept. Au luat legătura după ce au văzut o versiune timpurie a studiilor celuilalt pe un server de preprint. Clare o descrie ca fiind „cea mai enormă coincidență științifică” din viața lor. Echipele au ales să-și publice studiile împreună pentru a se corobora reciproc rezultatele și pentru a promova adoptarea ideilor lor emergente.

Nu este clar cum se va traduce această tehnologie de dovadă a conceptului în domeniu. ADN-ul aeropurtat în sălbăticie este mai dispersat, iar detectarea poate fi afectată de factori de mediu, cum ar fi vremea și vântul. Dar la fel cum eADN-ul acvatic a progresat în ultimul deceniu, la fel va fi și ADN-ul din aer, spune Clare. „Abia așteaptă cu nerăbdare să văd alți oameni care ies și folosesc tehnica.”