Solo pochi anni fa, sembrava che la misteriosa mosca gialla gialla fosse del tutto estinta.

Nel 1995, gli ecologi hanno raccolto un singolo esemplare dell’insetto acquatico nel fiume Dee vicino al confine tra Galles e Inghilterra, l’unico rifugio noto della specie. Per i successivi due decenni, nessuno è riuscito a trovare un’altra mosca di questa specie, che è lunga pochi millimetri.

“C’è stato così tanto lavoro fatto per ritrovare questo animaletto”, ha detto Craig Macadam, direttore della conservazione dell’Invertebrate Conservation Trust, più comunemente noto come Buglife, un’organizzazione benefica in Gran Bretagna. “Stavamo tutti iniziando a rinunciare alla speranza.”

Piccole e isolate popolazioni di mosche gialle risiedono in ruscelli incontaminati, dove sono vulnerabili all’inquinamento e alla frammentazione dell’habitat. Gli scienziati hanno descritto gli “stoneflies” come uno dei gruppi di più minacciati, uno che ha sperimentato alti tassi di negli ultimi decenni.

Anche tra le numerose specie della sua famiglia, la scarlatta gialla, è nota per la sua rarità, ha affermato John Davy-Bowker, un biologo d’acqua dolce che ha esaminato la popolazione degli dagli anni ’90. Senza alcuna nuova prova della sua sopravvivenza nel fiume Dee, la rarissima mosca gialla di pietra sarebbe stata dichiarata estinta localmente, ha affermato Macadam; era già scomparso da un assortimento di paesi europei.

“Quando vedi l’animale vivo davanti a te e poi l’anno successivo se ne è andato, ti senti come se lo avessi visto scomparire dalla Terra”, ha detto Davy-Bowker. “Nessuno è riuscito a trovarlo, quindi è stato. È semplicemente scomparso. ”

Ma il signor Davy-Bowker non avrebbe smesso. Nel marzo 2017, durante la stagione in cui il fiume Dee è più freddo e profondo e le ninfe delle mosche sono grandi, ha indossato dei trampolieri ed è entrato.

I risultati della sua ricerca e il modo in cui furono poi combinati con una potente tecnologia chiamata sequenziamento del DNA ambientale, crearono nuove speranze per un insetto che sembrava scomparso per sempre. La riscoperta di questo “stonefly” suggerisce anche come la tecnica potrebbe contribuire agli sforzi per salvare alcuni degli organismi più a rischio di del mondo.

Il DNA ambientale, o eDNA, ha cambiato il modo in cui gli ambientalisti studiano l’ambiente, migliorando la loro capacità di tenere sotto controllo le specie troppo sfuggenti o in pericolo di essere monitorate con metodi tradizionali.

“Sappiamo da” C.S.I. “che lasciamo il DNA ovunque”, ha affermato Sean Rogers, biologo dell’Università di Calgary che ha pubblicato una recensione della tecnologia eDNA a novembre. “Con la conservazione è diventato – invece di prendere le reti per cercare di catturare i pesci o sperando di catturare qualcosa su una macchina fotografica per animali selvatici – fa un passo avanti la medicina legale.”

Invece di scavare, schizzare e raschiare per quantificare la sopravvivenza di una specie, gli ecologi possono ora campionare aria, acqua, suolo e persino l’ambiente costruito – ovunque una creatura vivente possa scarabocchiare la sua firma genetica con secrezioni, pelle o altri frammenti di DNA.

Da lì, i ricercatori isolano qualsiasi DNA distinto e lo confrontano con sequenze di genomi note. Il DNA di un organismo può durare da poche ore (nel caso di alcuni crostacei d’acqua dolce) a migliaia di anni (come si vede in frammenti di ossa di bradipo del suolo giganti di 13.000 anni fa o nel cavallo catturato da permafrost di mezzo milione di anni ossatura).

Questo tipo di investigazione genetica ha aiutato i ricercatori a monitorare specie in via di , come lucertole di coccodrillo vietnamite, leoni marini australiani, rane di piscina svedesi e lince canadesi. Lo scorso autunno, i ricercatori hanno persino analizzato l’eDNA per escludere le teorie sul mitico mostro di Loch Ness. (Ciò che hanno trovato è stata la prova di molte anguille.)

Poiché le tecniche di eDNA sono meno distruttive e più efficienti dei classici metodi di rilevamento, sono diventate popolari per l’esame di forme di vita inafferrabili: invasivi emergenti, specie in via di o creature altrimenti scarse e segrete.

Prendi la sirena del Rio Grande, una salamandra criptica e notturna che trascorre le sue giornate nascondendosi nel fango. Invano, gli scienziati hanno innescato trappole per sirene con pancetta, gamberi e fegato di pollo, quindi hanno aspettato mesi per catturare un singolo esemplare, ha affermato Krista Ruppert, biologa dell’Università del Texas, nella Grande Valle del Rio.

“Non ne sappiamo molto perché sono tradizionalmente difficili da studiare”, ha affermato Ruppert. Ora, gli scienziati devono solo analizzare i campioni d’acqua per eDNA sirena: “Non devi vederlo per sapere che è lì”.

La stessa logica funziona per minuscole specie invasive, come i gamberi rossi sanguinanti notturni nel lago Erie. Invece di lanciare reti a maglie sottili di notte e di esaminare attentamente il contenuto al microscopio, i ricercatori di Penn State lo scorso autunno hanno scoperto le specie da campioni d’acqua.

La tecnologia si è rivelata utile anche per gli ambientalisti alle prese con il paradosso dell’: come si dimostra che una specie è veramente andata per sempre?

Come ogni tecnologia emergente, il campionamento eDNA ha i suoi limiti.

Una spedizione scientifica per studiare le profondità del Golfo del Messico lo scorso settembre ha messo in evidenza uno dei maggiori ostacoli all’utilizzo dei metodi eDNA: database di riferimento genetici incompleti.

“Finiamo con molte sequenze”, ha detto Santiago Herrera, un ecologo molecolare presso la Lehigh University che ha trascorso una settimana a settembre a raccogliere eDNA di acque profonde. “Ma se non li riconosciamo, ci sono molti punti interrogativi”.

Nel 2017, i ricercatori europei hanno analizzato campioni provenienti da 18 siti di flusso finlandesi e hanno scoperto che i metodi di eDNA hanno identificato più del doppio del numero di organismi rispetto ai sondaggi tradizionali. Ma il team ha ammesso che i database di riferimento inaffidabili “devono essere risolti prima che il pieno potenziale del metabarcoding del DNA possa essere sbloccato”.

Disturbi scientifici di lunga data significano che i genomi di creature non carismatiche – come cirripedi, scorpioni e diatomee – hanno meno probabilità di essere sequenziati e identificabili, anche se sono vulnerabili all’estinzione. I biologi hanno descritto circa 1,3 milioni di invertebrati, ma quella cifra rappresenta solo una piccola parte di una categoria di vita che comprende vermi, spugne, e molluschi e rappresenta circa il 95 percento di tutti gli animali.

“Stiamo lavorando per popolare questi database, ma perdiamo specie più velocemente di quanto abbiamo il potere di identificarli”, ha detto Melania Cristescu, biologa della McGill University di Montreal.

Gli scienziati stanno anche correndo per capire come il DNA si degrada attraverso diverse temperature, comunità microbiche e livelli di acidità e salinità.

“C’è un grande salto tra ciò che possiamo fare come scienziati e come questo viene applicato nel mondo reale”, ha dichiarato Ivor Knight, un biologo di Penn State che lavora per individuare i sanguinosi gamberi rossi. “C’è un divario tra la comprensione del suo potenziale e la comprensione dei suoi limiti”.

E ci sono una serie di limitazioni quando si tratta di analizzare eDNA. La semplice presenza di un frammento di DNA non rivela se è stata lì per un giorno o un millennio, appartenuta a un’orda o un individuo o se è stata abbandonata da una creatura morta o viva.

Anche scienziati altamente qualificati possono contaminare accidentalmente i campioni o confondere i dati rumorosi come significativi (e viceversa). Quando il team del Dr. Rogers fu confuso dai risultati sorprendenti di un ruscello vicino al loro campus, si resero conto che probabilmente avevano rilevato il DNA dal vicino Zoo di Calgary.

“La tecnologia di sequenziamento, anche se è in circolazione da molto tempo, non è perfetta”, ha detto Clare I.M. Adams, un biologo dell’Università di Otago in Nuova Zelanda che utilizza eDNA per studiare la lumaca di mare del piede nero. “Ci vuole molta risoluzione dei problemi. E ci vuole molto tempo e fatica per risolvere i problemi. ”

lince canadese

Tuttavia, gli ecologi di tutto il mondo si sono riversati sulla tecnologia, al punto che nel 2019 la casa editrice Wiley ha lanciato una rivista peer-review dedicata esclusivamente agli studi sul DNA ambientale.

“Sta crescendo molto, molto velocemente”, ha affermato Quentin Mauvisseau, biologo dell’Università di Derby in Inghilterra. “Abbiamo avuto un massiccio aumento di persone sul campo”.

Nel 2017, dopo anni di utilizzo di eDNA per studiare polpi e gamberi, Mauvisseau rivolse la sua attenzione alla scarsissima mosca gialla gialla. La sua ricerca è stata resa possibile dall’immersione del signor Davy-Bowker nel fiume Dee all’inizio di quell’anno. Circa 20 minuti dopo la spedizione di quel giorno, il signor Davy-Bowker catturò una mosca gialla, cancellando 22 anni di presunta estinzione locale.

“Non ci potevo credere. Ero assolutamente sconcertato, davvero “, ha detto. “Non posso dirti che emozione è stato ritrovarlo di nuovo. Mai dire morire.”

Ha raccolto ulteriori “stoneflies” e allevato le ninfe per gli adulti, in modo che il signor Mauvisseau potesse isolare e sequenziare la sequenza di DNA di uno dei campioni.

“Non abbiamo avuto alcuna corrispondenza per questo”, ha detto Mauvisseau. Quindi ha sviluppato un test eDNA che ha permesso ai topografi di tornare sul fiume Dee nel 2018 con uno specchio molecolare.

Usando il campionamento tradizionale ed eDNA in 12 località sul fiume Dee, il signor Davy-Bowker e i suoi colleghi hanno documentato sei siti con tracce della scarsissima mosca gialla, secondo i risultati pubblicati lo scorso autunno. Il signor Davy-Bowker tornerà a marzo per sondare, e il suo gruppo prevede di eventualmente raccogliere, allevare e introdurre più esemplari in più siti in futuro.

E se le popolazioni “stonefly” alla fine mostrano ancora una volta segni di diminuzione?

“Se scompare di nuovo, abbiamo maggiori possibilità di rilevarlo”, ha dichiarato Davy-Bowker.

Macadam, dell’ente benefico per la conservazione di Buglife, ha affermato che la riscoperta della specie ha riacceso la speranza per altri invertebrati in pericolo di estinzione che sono scomparsi.

“Per me, ha aperto la possibilità che ci sia un’altra specie che abbiamo dichiarato estinta, che si sta ancora trattenendo da qualche parte”, ha detto.

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