L’ADN ‘is in the air’

L’atmosfera d’aquest planeta és una capa de gasos, majoritàriament nitrogen, amb un 20% d’oxigen, que és el que necessitem per sobreviure. Surant en aquesta barreja gasosa també hi ha un munt de partícules microscòpiques, des de terra fins a contaminació generada per l’activitat humana, així com una quantitat important de microbis. També hi podem trobar petites restes d’animals, com cèl·lules de la pell o cabells. En dos estudis publicats recentment, s’ha aplicat la tecnologia desenvolupada per llegir genomes a estudiar aquestes partícules orgàniques que hi ha a l’aire, i s’ha vist que això permet identificar amb precisió els animals que hi ha en un ecosistema.

Els gens defineixen les diferències que hi ha entre les espècies, perquè hi ha una sèrie d’instruccions genètiques guardades en l’ADN que determinen les principals característiques comunes en tots els individus d’aquella espècie. Per tant, l’ADN és una mena de codi de barres que permet identificar i classificar cada organisme amb l’espècie corresponent. Les tècniques per estudiar l’ADN han avançat molt en els últims vint anys, des que es va donar per acabada la primera lectura de tot el genoma humà. Des de llavors, les bases de dades s’han omplert de dades genètiques d’un gran nombre d’espècies animals i vegetals, així com de microbis. Això ens permet comparar-los, veure quin lloc ocupen en l’evolució i classificar nous organismes quan es descobreixen.

De microbis a vertebrats

Un dels impulsors de l’estudi del genoma humà, Craig Venter, també va ser un pioner a l’hora d’identificar microorganismes a l’aigua de mar recollint mostres d’aigua i processant-les amb la tecnologia genètica més avançada. Aquesta lectura massiva i indiscriminada dels genomes ha permès identificar noves espècies de microbis i generar un mapa de la biodiversitat dels oceans. A partir d’aquests estudis, iniciats fa més d’una dècada, ja s’ha aconseguit analitzar la vida en llacs, rius i mars. I no només la formada pels microbis, sinó també els animals a partir de les restes que hi deixen. Això es coneix com l’ADN ambiental o eDNA.

Fins ara, però, es pensava que aquesta metodologia no es podria traslladar als éssers vius de la superfície del planeta, perquè no se sabia com recollir mostres genètiques d’una manera similar. Dos estudis prepublicats fa uns dies al repositori bioRxiv, que no han passat encara tots els filtres de revisió d’experts, presenten per primer cop un llistat de genomes que han aconseguit llegir a partir de les partícules biològiques que suren a l’aire, i que inclou tant aus com mamífers.

El principal problema dels estudis d’eDNA en l’aire és que no se sabia quant material genètic alliberen els animals i quanta estona sobreviu en l’aire. Sí que s’havia pogut llegir el genoma de bacteris, fongs i altres microbis que es troben a l’atmosfera, però es pensava que els animals terrestres no contribuïen prou a aquests genomes volàtils per ser detectats: les quantitats de material genètic que s’hi troben normalment són minúscules. La primera pista que això podria no ser cert va ser un estudi genètic de les restes acumulades als filtres d’aire condicionat a Washington D.C. que va detectar genomes no només de microorganismes, sinó també de vertebrats.

Els zoos com a camps de proves

La doctora Elizabeth Clare, de la Universitat de York, es va adonar poc després que si analitzava mostres de l’aire del seu laboratori, hi trobava gens dels animals que hi tenia. Això la va empènyer a estudiar l’aire del zoo de Londres, que és un entorn controlat en el qual es troben animals que habitualment no formen part de l’ecosistema de la zona. Fent servir les tècniques de PCR per amplificar les restes contingudes en l’aire que havia recollit al zoo i als voltants, va aconseguir identificar genèticament fins a 25 espècies d’animals que hi havia al recinte. Les partícules d’ADN viatjaven en l’aire i es podien detectar també a centenars de metres de l’origen. I això posa sobre la taula una dificultat: no se sap quina distància exacta pot viatjar l’eDNA, i això podria fer que un ecosistema contaminés el veí.

Simultàniament, la doctora Kristine Bohmann, de la Universitat de Copenhagen, estava fent un experiment similar al zoo de la seva ciutat i va aconseguir detectar una cinquantena de vertebrats a partir de l’eDNA de l’aire de la zona que havia recollit amb bombes de buit. Primer es creia que molt d’aquest material provenia de cèl·lules de la pell que s’alliberen quan els animals es barallen o es graten contra una superfície, però es van poder detectar fins i tot els animals menys actius, com els peresosos, i això fa sospitar que hi deu haver altres mecanismes implicats.

Estudiar la biodiversitat

Aquesta metodologia pot ser útil, sobretot, per catalogar quins animals viuen en un ecosistema. A partir de les restes que alliberen, es podria fer un estudi a fons de la biodiversitat d’una zona sense necessitat d’haver de buscar els animals un per un per identificar-los. Això és important perquè molts animals són difícils de veure o s’amaguen sota terra o en coves. Sembla, però, que per més que s’amaguin no poden evitar deixar les seves empremtes genètiques a l’aire. I ara sabem com detectar-les.