Star Trek diventa realtà con il Dna ambientale

Da Mr. Spock al salmone Chinook: una tecnologia da fantascienza sbarca nel mondo reale

[30 dicembre 2014]

Rilevare specie rare o invasive, studiare la biodiversità di un’area o stimare l’abbondanza di pesce in un tratto di mare sono tra le cose più complicate, faticose e a volte pericolose che esistano, eppure una nuova tecnologia di campionamento, il Dna ambientale (eDna – environmental Dna), promette di farlo solo “annusando” l’aria o con un tuffo in acqua. Sembra di essere su Star Trek, ed effettuare la scansione della superficie di un nuovo strano pianeta con il tricorder, alla ricerca istantanea di vita e pericoli alieni. Ora, a quasi 50 anni dalla prima serie di Star Trek, i ricercatori ambientali possono davvero fare più o meno come il Capitano Kirk e Mr. Spock.

Secondo il professor Ryan Kelly, dell’università di Washington, quella con il tricorder «è davvero una buona analogia perché, in sostanza, si può prendere un campione di suolo o di aria – o nel nostro caso – di  acqua e possiamo sequenziarne il Dna che contiene, e dire quello che c’è nell’ambiente». Kelly nel descrive la tecnica eDna spiega che «iI nostri scienziati non hanno ancora miniaturizzato il processo in un dispositivo palmare, come in Star Trek, ma bisogna dar loro un paio di anni». Infatti nel laboratorio di Seattle il team di Kelly filtra e amplifica il materiale genetico ed attualmente sta lavorando con campioni di acqua raccolti a Puget Sound, uno stretto dello Stato di Washington formato da un complesso Sistema di estuario con vie fluviali connesse. Kelly sostiene che il costo del sequenziamento genetico «è crollato negli ultimi anni. Questo rende praticabile lo screening del Dna. E’ già molto competitivo e, in un prossimo futuro, sarà una sorta di “slam dunk” per alcune applicazioni di monitoraggio».

L’eDna può essere utilizzato in due modi: uno è quello di identificare la composizione delle popolazioni di creature in una certa area, l’altro è quello di confermare la presenza o l’assenza di una creatura specifica, in genere una specie invasiva o in pericolo di estinzione. Caren Goldberg, che dirige il nuovo laboratorio eDna alla Washington State University di Pullman, è una dei primi biologi nel Northwest Usa ad utilizzare il nuovo strumento per esperimenti dimostrativi di applicazione pratica della tecnologia ed è molto soddisfatta dei risultati: «E’ estremamente utile per le specie che sono veramente difficili da trovare». Secondo quanto ha detto la ricercatrice in un’intervista al Northwest News Network, «in acqua con l’eDna  si possono ottenere risposte in modo più efficiente, sicuro e invasivo e distruttivo che con le tecniche di indagine tradizionali come l’elettropesca, lo snorkeling o le reti. «Ho trascorso molte ore alla ricerca di specie che ero abbastanza sicura che erano lì, cercando sotto le rocce, guardando in acqua, facendo tutti i tipi di indagini».

La  Goldberg. recentemente ha analizzato campioni raccolti dai biologi dell’Idaho Fish and Game Idaho in laghi e zone umide nel nord dell’Idaho e i risultati sembrano confermare che la meticolosa ricerca sul campo non è più necessaria: lo screening del Dna ha confermato che la rana leopardo settentrionale (Lithobates pipiens) è scomparsa in quella parte del suo areale. La Goldberg è stata anche assunta dallo Stato di Washington per scoprire quanto e dove si è diffuso il Potamopyrgus antipodarum, un piccolo gasteropode di acqua dolce invasivo originario della Nuova Zelanda. Ora il Bureau of Land Management federale vuole che la Goldberg cerchi la rana maculata della Columbia (Rana luteiventris) nell’Oregon orientale e in Nevada per capire se inserirla tra le specie minacciate a livello nazionale.

Chi gestisce le risorse naturali viventi  è in attesa di certezze sul miglioramento dei metodi eDna e il numero di errori sembra ormai davvero basso. Grazie all’eDna sono aumentati i controlli nella regione dei Grandi Laghi, dove si sono verificati sia i falsi positivi ed un mancato rilevamento di un’infezione durante il monitoraggio delle carpe asiatiche. Bisogna definire meglio anche un altro obiettivo di ricerca: quanto tempo persiste il Dna ambientale indugia e quanto si può effettuarlo in ambienti diversi. Gli scienziatri che lavorano a questa tecnologia dicono che non sostituirà i biologi sul campo con robot, mMa il vecchio campo di lavoro potrebbe presto essere più mirato o avere diverse priorità – evidenzia David Pilliod dell’U.S. Geological Service – Questo non sostituirà tutti gli altri strumenti. E’ un altro utensile nella cassetta degli strumenti».

Pilliod  che ha appena pubblicato su Biological Conservation  uno studio sulle ricerche basate sull’eDna che riguardano il salmone Chinook, ha testato insieme a  Matthew Laramie, un altro scienziato dell’Usgs, la capacità del Dna ambientale di rilevare il Chinook in via di estinzione nei bacini del fiumi Methow e Okanogan nel Washington centro-settentrionale e sottolinea che «nello studio, l’eDna ha dimostrato grande affidabilità nella rilevazione del Chinook in luoghi in cui i pesci erano noti per essere presenti. Il campionamento molecolare ha anche trovato tracce di Chinook in alcuni affluenti, dove non ci si aspettava. Un settore nel quale l’eDna potrebbe aiutare «a individuare dove i pesci stanno ricolonizzando». Il governo federale ed i nativi americani delle Colville Confederated Tribes stanno spendendo milioni di dollari in piani di recupero per il pesce nel fiume Columbia River e Pilliod sottolinea che «Solide informazioni sulla distribuzione del pesce sono utili sia per misurare i progressi che per  assegnare i fondi per il ripristino dell’habitat».

E’ evidente che con l’eDna il fantascientifico tricorder di Star Treck sta diventando realtà sul Pianeta Terra e, conclude la Golberg, «siamo assolutamente al punto in cui è stato davvero stabilito un proof-of-concept. Non penso che tutti siano necessariamente ancora a bordo, ma credo che la maggior parte delle persone ci siano».