Milieu-DNA - ook wel "forensisch onderzoek naar dieren in het wild" genoemd - kan volgens een nieuwe studie uit de atmosfeer worden verzameld met behulp van bestaande luchtverontreinigingsmonitors. 

Planten, dieren en andere organismen scheiden DNA af in bodem, water en lucht dat kan worden verzameld en geanalyseerd.

In de afgelopen 20 jaar hebben onderzoekers manieren bedacht om deze gegevens te gebruiken om een ​​breed scala aan biodiversiteit over de hele wereld te volgen.

Maar er is momenteel geen wereldwijd infrastructuurnetwerk om de biodiversiteit op deze manier te monitoren. 

Het nieuwe onderzoek, gepubliceerd in Current Biology, constateert dat monitoringsystemen voor de luchtkwaliteit, waarvan er al duizenden in meer dan 100 landen zijn geïnstalleerd, mogelijk al DNA uit het milieu of eDNA vastleggen en opslaan. 

Er is een "urgentie" om deze mogelijkheid op wereldschaal verder te analyseren en bestaande gegevens beter te bewaren, aldus de studie. 

Een expert, die niet betrokken was bij het onderzoek, zegt tegen Carbon Brief dat de bevindingen "uiterst belangrijk en actueel" zijn.

Maar een andere expert waarschuwt dat het onderzoek een “oververwachting” kan creëren voor de mogelijkheden van eDNA-analyse. 

Biodiversiteit CSI

Biodiversiteit neemt momenteel af in de snelste tempo in de menselijke geschiedenis.

Wereldwijd zijn de populaties wilde dieren tussen 69 en 1970 met gemiddeld 2016% afgenomen, volgens een WWF uit 2022 verslag. Klimaatverandering is een van de sleutel rijders van het verlies aan biodiversiteit. 

In december 2022 tekenden bijna 200 landen in Montreal voor een reeks doelen en targets om het verlies aan biodiversiteit tegen 2030 "een halt toe te roepen en om te keren". Maar om deze doelen te bereiken, moeten monitoringsystemen worden opgezet om te begrijpen hoe de bevolking verandert. 

Een hulpmiddel waarover wetenschappers beschikken, is het gebruik van omgevings-DNA. 

Omgevings-DNA kan worden gezien als "forensisch onderzoek naar dieren in het wild", zegt Dokter David Duffy, een hulpprofessor van het wild - ziektegenomics bij Universiteit van Florida. Hij vertelt Carbon Brief: 

“In wezen verspreidt elke soort voortdurend sporen van DNA in het milieu.

“[eDNA] is het terugwinnen en analyseren van DNA dat door organismen in het milieu terecht is gekomen. Het is aangetoond dat we het kunnen terugwinnen uit zaken als luchtmonsters, grondmonsters [en] watermonsters.

Dit DNA wordt in vele vormen uitgescheiden, waaronder huidcellen, haar, uitwerpselen en schubben. Het is een handig hulpmiddel voor het meten van veranderingen in soorten bereik, onder andere observaties, zegt Duffy.

De techniek werd voor het eerst gebruikt om de vroegere en huidige biodiversiteit in bodem en water te analyseren. Het is de afgelopen decennia en wetenschappers de afgelopen jaren vooruitgegaan ontdekt dat eDNA ook kan zijn verzameld van de lucht. 

Enkele van de onderzoekers die pionierden met het verzamelen van eDNA uit de lucht, waaronder prof Elizabeth Clare oppompen van York University, vervolgens gekeken naar verschillende manieren om deze gegevens te verzamelen. 

De nieuwe studie beoordeelt of eDNA in de lucht kan worden opgevangen als een bijproduct van de reguliere monitoring van de luchtkwaliteit die al in veel landen bestaat - en of het genetisch materiaal op die monsters dagen of weken later kan worden teruggevonden. 

Sommige van deze monitoren gebruiken vergelijkbare filtratiemethoden om niveaus van luchtverontreiniging te beoordelen, zoals onderzoekers gebruiken om eDNA te verzamelen. 

De onderzoekers keken naar 17 filtermonsters van twee meetstations voor luchtkwaliteit in het VK: één in een buitenwijk van Londen en één buiten Edinburgh. Deze stations gebruiken filters om fijnstof op te vangen. De filters worden vervolgens geanalyseerd om het vervuilingsniveau in de lucht te bepalen – een gebruikelijke techniek om de luchtkwaliteit te testen. 

De monsters varieerden in tijdschaal. De Londense gegevens werden gedurende een uur, een dag en een week via filters verzameld. De Edinburgh-monsters werden gedurende een langere periode verzameld en vervolgens acht maanden bewaard voordat ze werden geanalyseerd. 

Toen de onderzoekers naar de monsters keken, vonden ze bewijs van 180 planten, schimmels, insecten, zoogdieren, vogels, vissen, amfibieën en andere organismen verspreid over de twee locaties. De bevindingen komen overeen met eerdere gegevens over de soorten organismen die in deze gebieden worden aangetroffen. 

'Ecologische betekenis' 

De bevindingen van het onderzoek zijn "baanbrekend voor onze benadering van biodiversiteitsmonitoring op het land", schrijven de auteurs.

De Wereld Air Quality Index-project onderhoudt een databank van 15,000 meetstations voor de luchtkwaliteit in 2,000 grote steden in 132 landen. Maar, merkt de studie op, de database bevat niet de informatie die nodig is om te bepalen welke van deze stations compatibel zijn met de methoden die worden gebruikt om eDNA te verzamelen. 

Deze kaart toont de locatie van meetstations voor luchtkwaliteit die specifiek fijnstof bemonsteren in Europa, Canada en de VS. 

Clare zegt dat luchtverontreinigingsmonitors het potentieel hebben om gegevens te verzamelen over "allerlei verschillende soorten leven, allemaal tegelijk". Ze vertelt Carbon Brief: 

"In ons geval verscheen alles, van schimmels en planten tot insecten en vogels en zoogdieren, en zelfs een salamander, als DNA op deze filters.

“Biodiversiteit wordt meestal heel specifiek bestudeerd voor verschillende taxonomische groepen en op relatief kleine schaal. Het probleem is dat wat we nodig hebben voor alles, van het modelleren van biodiversiteitsverlies tot onze reactie op internationale overeenkomsten over het behoud van biodiversiteit, zeer, zeer grootschalige metingen zijn. 

"We hebben geen grootschalige infrastructuur ter wereld die echt is ontworpen voor het meten van biodiversiteit." 

De auteurs van het onderzoek beweren dat luchtverontreinigingsmonitors al gegevens over biodiversiteit verzamelen, waarbij de "ecologische betekenis" van de monsters "onopgemerkt" blijft. 

'Oververkopen' 

Dokter Matthias Obst, een universitair hoofddocent aan de Universiteit van Göteborg en een lid van de Zweeds eDNA-lab, is van mening dat de bevindingen veelbelovend zijn, maar zegt dat de studie "vrij substantiële bewering" doet op basis van kleine steekproeven. Hij vertelt Carbon Brief: 

“Ik vind de studie leuk, het is geweldig. Ik ben er niet zo zeker van dat ik de manier waarop het wordt gepresenteerd leuk vind. Ik denk dat het veel te veel verkoopt.

“De conclusie dat dit zou leiden tot een mondiaal – wat ze beweren – monitoringprogramma voor biodiversiteit, daar geloof ik niet in. Het is over de top.”

Hij zegt dat de studie een "hype en een te hoge verwachting" kan creëren voor het potentieel van de methode, wat misschien moeilijk waar te maken is. 

Clare zegt dat zij en de andere onderzoekers "hopen het enthousiasme te verkopen dat dit een totaal nieuwe bron is - we weten niet wat erin zit". 

Ze vertelt Carbon Brief dat het team heeft besproken of het onderzoek nu moet worden gepubliceerd, met beperkte gegevens, of moet worden gewacht met het analyseren van verdere monsters. Maar ze voelden de behoefte om "mensen snel te waarschuwen" voor de aanwezigheid van deze mogelijke gegevens, zegt ze, eraan toevoegend: 

“In de meeste landen gooien ze deze [filters] letterlijk elke dag weg, zodra ze de meting hebben gedaan.

“Een van onze redenen om dit nu te doen, is om mensen een dwingende reden te geven om daarmee te stoppen. Niemand behalve wij op dit moment begrijpt de potentiële ecologische waarde. Sommige landen archiveren deze, maar de meeste niet, voor zover wij weten.

"Wat we proberen te doen, dit uit te brengen als een kleine pilotstudie, is om te zeggen... totdat we de volledige ecologische waarde van [de filters] begrijpen, stop gewoon met ze weg te gooien, omdat je misschien iets weggooit dat een waarde heeft." heb je niet gezien.”

Clare voegt eraan toe dat er gemakkelijk stappen kunnen worden genomen om eDNA op deze monsters beter te bewaren, zoals ze droog bewaren in plaats van nat, of ze in een vriezer bewaren in plaats van op kamertemperatuur. 

Locatie, locatie

Dr. Melanie Kolb, een onderzoeker aan de Nationale Autonome Universiteit van Mexico, zegt dat de studie meer bewijs toevoegt aan de "grote veelzijdigheid" van eDNA. Ze vertelt Carbon Brief: 

"In die zin biedt het voorstel van de paper enorm efficiënt aan, aangezien er geen verdere middelen voor bemonstering en monitoring nodig zijn om een ​​geheel nieuw en ander soort informatie te verkrijgen." 

Maar Kolb en andere experts die met Carbon Brief over deze studie spraken, uitten ook hun bezorgdheid over de locatie van bestaande luchtverontreinigingsmonitors. 

Bevolkte gebieden, die de luchtkwaliteit voor hun burgers bewaken, zijn "niet noodzakelijkerwijs de gebieden waar de biodiversiteit het meest moet worden gecontroleerd", zegt Kolb. 

Dus hoewel de bevindingen methoden voor het monitoren van biodiversiteit in bepaalde hoedanigheden kunnen bevorderen, gelooft Kolb dat ze "misschien niet bijdragen aan het verminderen van bestaande vooroordelen in het zuiden van de wereld, maar [in plaats daarvan] verdiepen". Zij voegt toe: 

"Voor bepaalde contexten is het een aanzienlijke vooruitgang, maar niet voor de gebieden, regio's of landen waar de meeste biodiversiteit wordt gekoesterd en het verlies aan biodiversiteit hoogtij viert." 

Obst constateert een soortgelijke zorg: zich afvragen wie zal betalen voor monitoren die in minder bevolkte gebieden worden geplaatst voor het bestuderen van biodiversiteit. 

Clare wijst erop dat er al luchtkwaliteitsmonitors bestaan ​​in zowel stedelijke als landelijke gebieden. Velen bevinden zich in nationale parken, zegt ze, en "plaatsen die je als behoorlijk biologisch waardevol zou beschouwen". Zij voegt toe: 

“Voor zover we kunnen opmaken uit wat openbare gegevens zijn, zijn ze niet allemaal geclusterd rond stedelijke gebieden. Ze zijn eigenlijk interessant verdeeld op een manier die ze potentieel ecologisch waardevol maakt.

“Sommigen van hen kunnen min of meer gemakkelijk voor ons zijn om toegang te krijgen tot het materiaal, maar ze bemonsteren allemaal zeer vaste deeltjesgroottes. Zolang ze binnen dat bereik bemonsteren, is het vrijwel zeker dat ze [eDNA] vastleggen. Het wordt gewoon een kwestie van hoe je daadwerkelijk toegang krijgt tot het materiaal dat erop staat. 

Ze voegt eraan toe dat het onderzoeksteam met experts in biodiverse landen in het zuiden van de wereld sprak over de mogelijkheden van de bevindingen voordat het onderzoek werd gepubliceerd. 

Toekomstige mogelijkheden 

Duffy zegt dat de "inventieve" studie "een hele reeks mogelijkheden opent" voor het verzamelen van eDNA door de lucht. Hij vertelt Carbon Brief: 

“Je hebt geen bepaalde specialist in elke groep dieren of planten nodig om te begrijpen wat er aanwezig is en hoe het in de loop van de tijd verandert... Door het DNA van die soorten te beoordelen, kun je identificeren wat er is met een enkele analyse. ' 

Duffy was betrokken bij een recente studies kijken naar de voordelen en ethische bezwaren achter het verzamelen van menselijke genetische informatie naast omgevings-DNA. Hij zegt: 

"Dat heeft zeker te maken met dit onderzoek, waar deze monitoren mogelijk menselijk DNA oppikken als bijvangst." 

Dr. Deborah Dawson, de manager van een faciliteit voor genetisch onderzoek aan de Universiteit van Sheffield, zegt dat de bevindingen "opwindend" zijn en een eDNA-verzamelmethode aantonen met "enorm potentieel". Ze vertelt Carbon Brief:

"De erkenning en het bewijs dat luchtverontreinigingsmonitors kunnen worden gebruikt om de biodiversiteit te bestuderen, is een uiterst belangrijke en tijdige bevinding."

Dawson benadrukt hoe belangrijk het is om voort te bouwen op deze bevindingen om "standaardprotocollen op te stellen om de biodiversiteit in verschillende regio's op onze planeet regelmatig en systematisch vast te leggen en te vergelijken, en om de verwachte veranderingen in het VK en de rest van de wereld als gevolg van klimaatverandering te volgen". 

Er blijven vragen bestaan ​​over hoe ver eDNA precies door de lucht kan reizen voordat het wordt verzameld door luchtverontreinigingsmonitors, volgens de studie en experts die met Carbon Brief spraken over de bevindingen. Dit bereik is afhankelijk van de deeltjes- en filtergrootte. 

De studie merkt ook op dat er meer onderzoek nodig is naar hoe eDNA na verloop van tijd op filters wordt afgebroken voordat ze worden verzameld en op de juiste manier worden opgeslagen. 

Clare voegt eraan toe dat deze methode om eDNA te monitoren een "geheel nieuwe schaal zou kunnen openen van wat we kunnen meten" rond biodiversiteit. 

Dit kan variëren van het volgen van migrerende populaties als gevolg van klimaatverandering, de komst van nieuwe soorten en het opsporen van zeldzame soorten die door een enkele meting misschien over het hoofd worden gezien. Ze vertelt Carbon Brief: 

"Dit is een ongelooflijke potentiële bron om te proberen niet alleen de aanwezigheid en afwezigheid van soorten te begrijpen, maar ook de beweging van populaties." 

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoAiStream. Web3 gegevensintelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• De toekomst slaan met Adryenn Ashley. Toegang hier.
• Koop en verkoop aandelen in PRE-IPO-bedrijven met PREIPO®. Toegang hier.
• Bron: https://www.carbonbrief.org/air-pollution-monitors-may-hold-unnoticed-wealth-of-biodiversity-data/