كل شيء حي ينشر توقيعًا غير مرئي عبر المناظر الطبيعية ، سواء كان ذلك غريرًا يتجول عبر العشب ، أو بلوطًا ينمو في الغابة ، أو نسرًا يحلق في السماء. الفراء والريش وخلايا الجلد والجراثيم وحبوب اللقاح – كلها محملة بالمعلومات الجينية التي تطفو بعيدًا في حساء الغلاف الجوي الغني بالبيانات. يسمي العلماء هذه المعلومات بالحمض النووي البيئي ، أو eDNA ، وهي قوية جدًا لدرجة أن الباحثين أعلنوا في يناير 2022 أنهم تمكنوا من التعرف على الأنواع في اثنين من حدائق الحيوان فقط عن طريق أخذ عينات من الحمض النووي الريبي في الهواء المحيط.
جيمس أليرتون ، عالم جودة الهواء في المختبر الفيزيائي الوطني بالمملكة المتحدة ، قرأ عن تلك التجربة وكان لديه واحدة من هؤلاء انتظر دقيقة واحدة فقط الأفكار. يدير المختبر عددًا من شبكات مراقبة جودة الهواء ، بما في ذلك شبكة المعادن الثقيلة في المملكة المتحدة. في محطات المراقبة هذه ، يمر الهواء عبر المرشحات ، والتي يتم تحليلها بعد ذلك لقياس مستويات المعادن السامة. “لم نجلس في NPL نفكر: أتساءل عما إذا كانت هناك مادة DNA قابلة للاسترداد على هذه المرشحات؟يتذكر أليرتون. ومع ذلك ، كانت الفكرة محيرة للغاية بحيث لا يمكن تجاهلها. “عندما تقرأ تقريرًا عن الأشخاص الذين نجحوا في التقاط الحمض النووي للحيوان من الهواء – وها نحن نعمل في قياسات الجسيمات – عندها يكون لديك لحظة المصباح الكهربائي.”
على وجه الخصوص ، تساءل أليرتون وزميله أندرو براون عالم جودة الهواء في NPL عما إذا كانت أدوات المختبر قد تراكمت عن غير قصد مكافأة من eDNA التي من شأنها تتبع التنوع البيولوجي المحلي. يقول براون عن محطات المراقبة: “تأسس بعضها في المملكة المتحدة في فترة ترجع إلى الستينيات والسبعينيات من القرن الماضي”. “لذا فهم في الخارج يأخذون العينات بالطريقة نفسها تمامًا كل يوم ، كل أسبوع ، كل شهر من كل عام لفترة طويلة جدًا.”
تواصل الاثنان مع علماء الأحياء المسؤولين عن دراسة حديقة الحيوان – جوان ليتلفير من جامعة كوين ماري في لندن وإليزابيث كلير من جامعة يورك في تورنتو – لتوحيد الجهود. اليوم في المجلة علم الأحياء الحالي، إنهم يعلنون عن نتائجهم الرائدة: بين محطة مراقبة جودة الهواء في اسكتلندا وأخرى في لندن ، تمكنوا من اكتشاف أكثر من 180 نوعًا من الكائنات الحية عبر eDNA. يتضمن مجموعة من الحيوانات ، مثل الغزلان والقنافذ والغرير والنيوت ؛ النباتات التي تشمل الأشجار والأعشاب والقمح والمحاصيل الأخرى ؛ و 34 نوعًا من الطيور ، بما في ذلك الطيور المغردة والحمام والبوم الصغير.
تشير دراستهم إلى أن علماء الغلاف الجوي في جميع أنحاء العالم قاموا عن طريق الخطأ بجمع البيانات الجينية التي يمكن أن تعطي علماء الأحياء نظرة ثاقبة غير مسبوقة حول النظم البيئية المتغيرة. سيكون هذا مخبأًا كبيرًا وذا قيمة بشكل لا يصدق للمعلومات. تقول كلير: “حتى العينات الأسبوعية في آلاف وآلاف المواقع هي بيانات عن التنوع البيولوجي أكثر مما رأيناه في أي وقت مضى”. “في علم التنوع البيولوجي ، نحن نعتبر سنوي أن تكون الاستطلاعات بيانات عالية الدقة. لذا فإن فكرة إجراء استطلاعات أسبوعية مثل هذه – والتي تتم بشكل تلقائي بشكل أساسي – هي شيء لا أعتقد أننا فكرنا فيه من قبل “.
في الواقع ، كما تقول كلير ، لم يفكر علماء جودة الهواء في الأمر أيضًا. تقول كلير: “لقد أجرينا الكثير من هذه المحادثات مع العلماء خلال الأسبوعين الماضيين والأشخاص الذين يديرون هذه الشبكات”. “عندما نقول:” هل أدركت أنها تفعل هذا أيضًا؟ ” لديهم جميعًا لحظة من الصدمة على وجوههم. ثم يذهبون ، “أوه ، لكن من دورة يجب.’ يبدو الأمر واضحًا حقًا بمجرد إخبارك بذلك ، لكنه لا واضح ، لأن الأشخاص الذين يديرونها ليسوا علماء أحياء “.
يمكن أن يتحول Airborne eDNA إلى أداة قوية للحفاظ على الأنواع ، كما يقول Craig Leisher ، مدير المراقبة والتقييم في Nature Conservancy ، الذي لم يشارك في البحث الجديد. على سبيل المثال ، إذا بدأ الحمض النووي للأنواع الغازية بالانتقال إلى منطقة محمية ، يمكن أن تنبه أدوات الغلاف الجوي حماة البيئة إلى التهديد. ستكون هذه الأجهزة قوية بشكل خاص في الجزر المعرضة بشدة للأنواع الغازية ، مثل الفئران: إذا تلقت أداة ما نفحة من الحمض النووي للقوارض ، فقد تدفع على الفور حماة البيئة إلى العمل.
