Ο αέρας γύρω μας καταγράφει αθόρυβα τη ζωή στη Γη, και οι επιστήμονες μόλις έμαθαν πώς να την διαβάζουν.
Μπορεί ο αέρας να δώσει δεδομένα για τα οικοσυστήματα;
Σε μια ανακάλυψη που μετατρέπει την τακτική παρακολούθηση της ακτινοβολίας σε μια χρονοκάψουλα βιοποικιλότητας, οι ερευνητές εξήγαγαν δεκαετίες αερομεταφερόμενου DNA από παλιά φίλτρα αέρα για να ανακατασκευάσουν τον τρόπο με τον οποίο τα οικοσυστήματα έχουν αλλάξει με την πάροδο του χρόνου.
Η μελέτη αντιπροσωπεύει την πιο λεπτομερή μακροπρόθεσμη ανάλυση αερομεταφερόμενου περιβαλλοντικού DNA που έχει διεξαχθεί ποτέ. Όλοι οι οργανισμοί αποβάλλουν μικροσκοπικά θραύσματα DNA στο περιβάλλον τους.
Αυτά τα ίχνη παρασύρονται στον αέρα, κατακάθονται σε επιφάνειες και -υπό τις κατάλληλες συνθήκες- μπορούν να παραμείνουν για δεκαετίες. Αυτό που έλειπε στους επιστήμονες μέχρι τώρα ήταν ένα μακρύ, συνεχές αρχείο αυτού του γενετικού υλικού.
Ένα αρχείο καταγραφών σε κοινή θέα
Αυτό το αρχείο αποδείχθηκε ότι ήταν κρυμμένο σε κοινή θέα. Εκατοντάδες σταθμοί παρακολούθησης του αέρα σε όλο τον κόσμο χρησιμοποιούν φίλτρα για την παρακολούθηση του ραδιενεργού νέφους.
Ένα τέτοιο αρχείο, αποθηκευμένο από τη δεκαετία του 1960 σε ένα υπόγειο της Σουηδικής Υπηρεσίας Έρευνας Άμυνας (FOI), έγινε το θεμέλιο της νέας μελέτης. Όταν ο ερευνητής Per Stenberg έμαθε για τη ξεχασμένη συλλογή πριν από σχεδόν μια δεκαετία, αυτός και ο συνάδελφός του Mats Forsman αναγνώρισαν αμέσως τις δυνατότητές της.
Οικοσυστήματα παγωμένα στον αέρα
Τα φίλτρα προέρχονταν από έναν σταθμό παρακολούθησης έξω από την Κιρούνα στη βόρεια Σουηδία. Εβδομάδα με την εβδομάδα, κατέγραφαν αερομεταφερόμενο DNA από φυτά, μύκητες, έντομα, μικρόβια, πτηνά, ψάρια και θηλαστικά όπως άλκες και τάρανδους.
Αναλύοντας την αλληλούχιση του γενετικού υλικού, οι ερευνητές μπόρεσαν να εντοπίσουν περίπου 2.700 ομάδες οργανισμών σε απόσταση αρκετών μιλίων από τον σταθμό και να παρακολουθήσουν πώς άλλαζε η παρουσία τους εβδομάδα με την εβδομάδα σε μια περίοδο 34 ετών.
«Ήταν τύχη που τα φίλτρα είχαν διατηρηθεί - και ότι ήταν κατασκευασμένα από υλικό που διατηρεί το DNA», λέει ο Per Stenberg.
«Το αρχείο αποδείχθηκε μια χρονομηχανή, επιτρέποντάς μας να επανεξετάσουμε το παρελθόν και να παρακολουθήσουμε ένα οικοσύστημα να αλλάζει σε σχεδόν πραγματικό χρόνο».
Τα μακροπρόθεσμα δεδομένα αποκάλυψαν μια σαφή μείωση της βιοποικιλότητας από τη δεκαετία του 1970 έως τις αρχές της δεκαετίας του 2000. Είδη που συνδέονται με δάση σημύδας, συμπεριλαμβανομένων των λειχήνων και των μυκήτων, έδειξαν αξιοσημείωτες μειώσεις. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η κλιματική αλλαγή από μόνη της δεν μπορούσε να εξηγήσει την τάση.
Αντίθετα, τα πρότυπα υποδεικνύουν ανθρωπογενείς παράγοντες, όπως οι πρακτικές διαχείρισης των δασών, ως πιθανή αιτία της παρακμής.
Ένα νέο εργαλείο παρακολούθησης
Ενώ το αερομεταφερόμενο DNA έχει αναλυθεί στο παρελθόν, η κλίμακα και το βάθος αυτής της εργασίας την κάνουν να ξεχωρίζει. Η ομάδα συνδύασε την αλληλούχιση DNA μεγάλης κλίμακας με την ταυτοποίηση ειδών που βασίζεται στη μηχανική μάθηση και τη μοντελοποίηση της ροής του αέρα για να εντοπίσει την προέλευση του DNA.
Οι συγκρίσεις με τις παραδοσιακές επιτόπιες έρευνες έδειξαν ισχυρή συμφωνία, επικυρώνοντας την ικανότητα της μεθόδου να ανιχνεύει τόσο την παρουσία ειδών όσο και τις αλλαγές στον πληθυσμό.
«Αυτή η εργασία είναι αποτέλεσμα εννέα ετών έντονης έρευνας και ανάπτυξης», λέει ο Daniel Svensson, συν-συγγραφέας της μελέτης. «Ανυπομονώ να εφαρμόσω αυτά τα δεδομένα... σε ένα ευρύ φάσμα ερωτημάτων».
Η προσέγγιση ανοίγει νέες δυνατότητες για την παρακολούθηση της βιοποικιλότητας σε απομακρυσμένες ή ελάχιστα μελετημένες περιοχές όπου τα ιστορικά δεδομένα είναι σπάνια ή ανύπαρκτα.
Τα υπάρχοντα δίκτυα φίλτρων αέρα θα μπορούσαν αποτελεσματικά να γίνουν παγκόσμια παρατηρητήρια βιοποικιλότητας.
«Η μέθοδος μπορεί επίσης να ανιχνεύσει και να παρακολουθήσει τη γενετική ποικιλομορφία καθώς και την παρουσία χωροκατακτητικών ειδών και παθογόνων», λέει ο Per Stenberg.
www.worldenergynews.gr
