La scienza, oggi, ha cambiato completamente le regole del gioco, nello studio della biodiversità dei boschi. Grazie al DNA ambientale, una tecnologia che permette di mappare la vita selvatica senza mai disturbare un singolo esemplare, dimentichiamo le fototrappole; la ricerca di impronte nel fango o i tentativi di cattura degli animali.
Ogni creatura, muovendosi nel proprio habitat, perde microscopiche tracce genetiche. Lo fa sotto forma di squame, peli, feci o saliva. Attraverso il DNA ambientale, anche noto come eDNA, i ricercatori possono prelevare un semplice bicchiere d’acqua da un fiume, o da un pugno di terra, per isolare queste impronte biologiche. La rivoluzione scientifica ci permette di monitorare istantaneamente decine di specie diverse, offrendo una fotografia nitida della biodiversità di un’intera foresta, o di un bacino idrico, in poche ore di osservazione in laboratorio.
BOX GLOSSARIO
eDNA (Environmental DNA): Materiale genetico estratto non direttamente da un organismo biologico, ma dall’ambiente circostante in cui vive; per esempio acqua, suolo, aria…
Metabarcoding: Tecnica di sequenziamento rapido che permette di identificare, contemporaneamente, il DNA di migliaia di organismi diversi nello stesso campione.
Specie criptica: Animale elusivo o rarissimo, impossibile da monitorare a occhio nudo o con le tradizionali fototrappole.
La rivoluzione del monitoraggio: dalla ricerca visiva al laboratorio
Il passaggio dal metodo tradizionale del monitoraggio visivo a quello genetico contemporaneo segna il confine tra l’esplorazione tradizionale e la biologia del futuro. Le analisi sulla biodiversità basate su eDNA consentono di vedere ciò che l’occhio umano, o l’obiettivo di una macchina fotografica, non potrà mai cogliere. Si tratta di una vera e propria nuova frontiera, per la scienza.
1. Il campionamento
La raccolta dei dati necessari allo studio ambientale è diventata incredibilmente semplice e pulita, al giorno d’oggi. La ricerca non è più invadente com’era fino a qualche anno fa. Non servono più reti, trappole o dardi tranquillanti che stressano e incattiviscono la fauna che si desidera studiare. È sufficiente un drone, che può raccogliere un filtro d’aria; un piccolo robot marino, in grado di prelevare campioni di profondità o la dedizione di un ricercatore, il quale può semplicemente riempire una bottiglia con acqua prelevata da un torrente. Questo approccio azzera l’impatto umano sugli ecosistemi più delicati e permette di operare in zone che, altrimenti, risulterebbero inaccessibili.
2. L’estrazione genetica e la zuppa di DNA
Una volta arrivato in laboratorio, il campione raccolto secondo le nuove modalità che abbiamo descritto viene analizzato, allo scopo di isolare quella che i biologi chiamano zuppa di DNA. Il curioso termine si deve al fatto che l’acido deossiribonucleico raccolto in un singolo filtro d’acqua, ad esempio, contiene frammenti genetici di batteri o pesci che ci vivono; uccelli che si sono abbeverati e mammiferi terrestri che hanno guadato il ruscello durante i loro spostamenti.
Per poter studiare con successo questa zuppa ed estrapolarne i singoli ingredienti, se vogliamo continuare a spiegare quanto avvenga attraverso metafore, si utilizza una reazione chimica nota come reazione a catena della polimerasi (PCR). Questa amplifica e rende leggibili milioni di tracce microscopiche, rendendo possibile l’approfondimento della genetica ambientale dei fiumi. In questa maniera, si riesce a studiare la zuppa e a estrapolare informazioni sui singoli set di DNA ambientale che la compongono.
3. L’algoritmo di decodifica
A questo punto entra in gioco la potenza del calcolo informatico. I sequenziatori genetici passano i dati a software specializzati che sfruttano il metabarcoding. Questa innovativa tecnica permette di confrontare ogni frammento della zuppa con i database globali di DNA, come per esempio GenBank, assegnando un codice a barre univoco a ogni specie identificata e consentendone così il tracciamento.
L’Unione Internazionale per la Conservazione della Natura (IUCN), nella validazione dei metodi di ricerca basati su DNA ambientale, ha prodotto un report sull’efficacia di questo modo di procedere e sul potenziale, e gli attuali limiti, del metabarcoding. Non vi sono dubbi sul fatto che la tecnologia dell’eDNA abbia aperto nuove possibilità per la ricerca e su come l’affinamento di tecniche e strumenti potrebbe rivoluzionare l’intero settore, nel giro di una manciata di anni.
4. Il risultato: un ecosistema invisibile
Alla conclusione delle prime tre fasi che abbiamo elencato, il computer restituisce un file Excel dettagliato. Il processo richiede soltanto alcune ore. Quel documento elenca, con assoluta certezza scientifica, se in tal punto sia passato un cinghiale; se vi viva una rana protetta o se sia presente un predatore elusivo. Si ottiene così una mappatura completa, la quale include spesso specie che nessuno aveva avvistato da anni e che sarebbero state difficilissime da rilevare con gli strumenti meno avanzati che abbiamo usato fino a ieri.
Le applicazioni pratiche del DNA ambientale: dalle specie aliene al bracconaggio
L’utilità pratica del DNA ambientale è già una realtà concreta in enti di tutela, come i Parchi Nazionali, o all’interno dei laboratori dell’ISPRA, l’Istituto Superiore per la Protezione e la Ricerca Ambientale. La velocità di analisi permette di intervenire in tempi record, al fine di proteggere e tutelare gli habitat vulnerabili.
Lo stesso ISPRA ha prodotto delle linee guida per l’utilizzo etico e corretto dell’eDNA, istruendo la florida comunità scientifica italiana su come servirsene per reperire dati utili e fruibili. Questa è un’ulteriore dimostrazione di quanto la scienza creda nel potenziale di questo strumento come tecnologia ricca di applicazioni pratiche, che possa portare a una vera e propria svolta nel settore della ricerca scientifica.
L’eDNA, oggi, viene già usato abitualmente, nei porti commerciali, per individuare larve di granchi blu o cozze invasive arrivate nelle acque locali attraverso le navi, prima che possano liberarsi nell’ecosistema locale e creare danni a una fauna e una flora non abituate alla loro presenza. Il DNA ambientale viene anche utilizzato nei mercati illegali allo scopo di testare carni e polveri, così da scoprire se derivino da animali protetti dal WWF. Questa tecnologia ci ha fornito un’importante arma per combattere il bracconaggio alla radice, poiché produce prove inconfutabili per incastrare chi veicola specie fuorilegge.
Bio-sorveglianza portuale
Tra le applicazioni difensive più rilevanti rese possibili dall’impiego del DNA ambientale annoveriamo sicuramente il rilevamento delle specie aliene. Colonie invasive come quelle di granchio blu o cozza zebra giungono sempre più spesso in Italia, nascoste nelle acque di zavorra delle navi mercantili.
In passato, ci si accorgeva inevitabilmente del danno solo a colonizzazione avvenuta. Oggi, prelevando campioni d’acqua nei porti commerciali, come ad esempio Genova o Trieste, l’algoritmo rileva il DNA alieno quando c’è ancora un solo esemplare in acqua, permettendo alle autorità di isolare la minaccia prima che possa innescare un potenziale disastro ecologico.
Genetica forense
In uno scenario degno del telefilm incentrato sulle indagini scientifiche, CSI – Scena del Crimine, il DNA ambientale è utilizzato contro il traffico illegale di fauna selvatica. I Carabinieri Forestali Italiani utilizzano kit rapidi per testare prodotti sospetti posti in vendita nei mercati alimentari. Anche se la merce è camuffata, o completamente priva di etichetta, come spesso accade in smerci illegali, una singola goccia di sangue, o un grammo di polvere, forniscono la prova genetica inconfutabile della specie di origine. Nel caso in cui le verifiche con DNA ambientale riconducessero a specie come tartarughe o squali protetti, sarebbe possibile emettere condanne certe per i trafficanti.
Monitoraggio non invasivo
Nel nostro Paese, sfruttiamo la tecnologia dell’eDNA per il tracciamento di numerose specie in via di estinzione. I biologi dei Parchi Nazionali possono censire l’Orso Bruno Marsicano, il Gatto Selvatico o l’Ululone dal ventre giallo semplicemente analizzando l’acqua di una pozza di fango presso la quale gli animali si sono abbeverati la notte precedente. È uno strumento fondamentale e si dimostra perfetto per monitorare le specie criptiche, senza necessità di alcun contatto fisico con loro.
Il DNA ambientale rappresenta una possibile rivoluzione per il mondo del B2B?
In aggiunta alle destinazioni d’uso segnalate, ve ne sono ulteriori possibili. Pensiamo a un’impresa che deve costruire infrastrutture quali dighe o parchi eolici. Non potrà farlo senza ottenere una Valutazione di Impatto Ambientale prima di dare il via ai lavori. Fino a pochi anni fa, questo processo era a dir poco tedioso. Poteva protrarsi per mesi ed era spesso impreciso. Oggi gli studi di ingegneria usano il DNA ambientale per mappare la biodiversità di un’area di cantiere, e lo fanno in pochi giorni. Ciò velocizza naturalmente l’iter autorizzativo, impiegando dati oggettivi e inattaccabili che producono una valutazione veitiera e attendibile.
Si tratta di un ulteriore passo avanti epocale legato all’eDNA. E chissà che, nel prossimo futuro, non possano emergerne di altri, al momento non presi in considerazione ma che potrebbero agevolare considerevolmente il mondo del lavoro, specialmente quello del business to business.
