Air-pollution screens may preserve ‘unnoticed’ wealth of biodiversity information

Umwelt-DNA-manchmal als „Forensik für Wildtiere“ bezeichnet-kann laut einer neuen Studie aus der Atmosphäre unter Verwendung vorhandener Luftverschmutzungsmonitore gesammelt werden.

Pflanzen, Tiere und andere Organismen werfen DNA in Böden, Wasser und Luft, die gesammelt und analysiert werden können.

In den letzten 20 Jahren haben Forscher Wege gefunden, um diese Daten zu verwenden, um eine breite Palette an biologischer Vielfalt auf der ganzen Welt zu verfolgen.

Derzeit gibt es jedoch kein globales Infrastrukturnetz, das die biologische Vielfalt auf diese Weise überwacht.

Die in der aktuelle Biologie veröffentlichte neue Forschung ergibt, dass Luftqualitätsüberwachungssysteme, von denen bereits in mehr als 100 Ländern Tausende vorhanden sind, möglicherweise bereits Umwelt-DNA oder EDNA erfassen und speichern.

Es gibt eine „Dringlichkeit“, diese Möglichkeit auf globaler Ebene weiter zu analysieren und vorhandene Daten besser zu bewahren, heißt es in der Studie.

Ein Experte, der nicht an der Studie beteiligt battle, sagt Carbon Transient, dass die Ergebnisse „äußerst wichtig und zeitnah“ sind.

Ein anderer Experte warnt jedoch, dass die Studie eine „Überausdruck“ für die Möglichkeiten der EDNA-Analyse schaffen könnte.

Biodiversität CSI

Die biologische Vielfalt nimmt derzeit mit der schnellsten Worth in der Geschichte der Menschheit zurück.

Laut einem Bericht von 2022 WWF nahmen weltweit die Wildtierpopulationen zwischen 1970 und 2016 um durchschnittlich 69% zurück. Der Klimawandel gehört zu den wichtigsten Treibern des Biodiversitätsverlusts.

Im Dezember 2022 haben sich fast 200 Länder in Montreal zu einer Reihe von Zielen und Zielen angemeldet, um bis 2030 den Verlust der biologischen Vielfalt zu „stoppen und umzukehren“. Für die Erzielung dieser Ziele müssen jedoch Überwachungssysteme eingerichtet werden, um zu verstehen, wie sich die Bevölkerungsgruppen ändern.

Ein Instrument der Wissenschaftler ist die Verwendung von Umwelt -DNA.

Umwelt-DNA kann als „Forensik für Wildtiere“ angesehen werden, sagt Dr. David Duffy, Assistenzprofessor für Wildtier-Sickness-Genomik an der Universität von Florida. Er sagt Carbon Transient:

„Im Wesentlichen löst jede Paintings ständig die Spurenmengen an DNA in die Umwelt.

“[eDNA] ist die Erholung und Analyse von DNA, die von Organismen in die Umwelt verschoben wurde. Es wurde gezeigt, dass wir es von Dingen wie Luftproben, Bodenproben zurückerhalten können [and] Wasserproben. “

Diese DNA wird in vielen Formen abgegeben, einschließlich Hautzellen, Haaren, Fäkalien und Skalen. Es ist ein nützliches Instrument zur Messung von Veränderungen im Artenbereich unter anderem, sagt Duffy.

Die Technik wurde zunächst verwendet, um die in Böden und Wasser gefundene Biodiversität in der Vergangenheit und gegenwärtig zu analysieren. In den letzten Jahrzehnten und in den letzten Jahren stellten die Wissenschaftler fest, dass EDNA auch aus der Luft gesammelt werden kann.

Einige der Forscher, die die Sammlung von EDNA von Air, darunter Prof. Elizabeth Clare von der York Faculty, pioniert, untersuchten dann verschiedene Möglichkeiten, diese Daten zu sammeln.

In der neuen Studie wird bewertet, ob in der Luft befindliche EDNA als Nebenprodukt der regelmäßigen Luftqualitätsüberwachungsoperationen erfasst werden kann, die bereits in vielen Ländern existieren-und ob das genetische Supplies an diesen Proben Tage oder Wochen später abgerufen werden kann.

Einige dieser Monitore verwenden ähnliche Filtrationsmethoden, um die Luftverschmutzung zu bewerten, da die Forscher EDNA sammeln.

Die Forscher untersuchten 17 Filterproben von zwei Luftqualitätsüberwachungsstationen in Großbritannien: eines in Vorstadt -London und eines außerhalb von Edinburgh. Diese Stationen verwenden Filter, um Partikel zu sammeln. Die Filter werden dann analysiert, um den Umweltverschmutzungsniveau in der Luft zu bestimmen – eine gemeinsame Technik, um die Luftqualität zu testen.

Die Proben reichten in der Zeitskala. Die Londoner Daten wurden im Laufe einer Stunde und einer Woche von Filtern gesammelt. Die Edinburgh -Proben wurden über einen längeren Zeitraum gesammelt und dann vor der Analyse acht Monate lang gespeichert.

Als die Forscher die Proben betrachteten, fanden sie Hinweise auf 180 Pflanzen, Pilze, Insekten, Säugetiere, Vögel, Fische, Amphibien und andere Organismen, die sich über die beiden Standorte ausbreiten. Die Ergebnisse stehen mit früheren Daten zu den Arten von Organismen in diesen Bereichen.

“Ökologische Bedeutung”

Die Studienergebnisse sind „bahnbrechend für unseren Ansatz zur Biodiversitätsüberwachung an Land“, schreiben die Autoren.

Das World Air Prime quality Index Endeavor unterhält eine Datenbank von 15.000 Luftqualitäts-Überwachungsstationen in 2.000 Hauptstädten in 132 Ländern. In der Studie stellt jedoch fest, dass die Datenbank nicht die Informationen enthält, die erforderlich sind, um festzustellen, welche dieser Stationen mit den Methoden kompatibel sind, um EDNA zu sammeln.

Diese Karte zeigt den Standort von Stationen der Luftqualitätsüberwachung, spezifisch in Europa, Kanada und den USA.

Clare sagt, dass Luftverschmutzungsmonitore das Potenzial haben, Daten zu „alle Arten von verschiedenen Arten von Leben auf einmal“ zu sammeln. Sie sagt Carbon Transient:

„In unserem Fall erschienen alles von Pilzen und Pflanzen über Insekten und Vögel und Säugetiere und sogar als Molch als DNA auf diesen Filtern.

„Die biologische Vielfalt wird normalerweise sehr speziell für verschiedene taxonomische Gruppen und auf relativ kleine Maßstäbe untersucht. Das Draw back ist, dass das, was wir für alles brauchen, von der Modellierung des Biodiversitätsverlusts bis hin zur Reaktion auf internationale Vereinbarungen zur Erhaltung der biologischen Vielfalt sehr, sehr große Maßnahmen ist.

“Wir haben keine groß angelegte Infrastruktur auf der Welt, die wirklich für die Messung der biologischen Vielfalt ausgelegt ist.”

Die Autoren der Studie behaupten, dass Luftbefehle-Monitore bereits Biodiversitätsdaten sammeln, wobei die „ökologische Bedeutung“ der Proben „unbemerkt“ wird.

“Überverlässigkeit”

Dr. Matthias Obst, Affiliate Professor an der Universität von Göteborg und Mitglied des schwedischen EDNA -Labors, ist der Ansicht, dass es in den Ergebnissen vielversprechend ist, sagt jedoch, dass die Studie auf der Grundlage kleiner Stichprobengrößen einen „erheblichen Anspruch“ erhebt. Er sagt Carbon Transient:

„Ich journal das Studium, es ist großartig. Ich bin mir nicht so sicher, ob es mir gefällt, wie es präsentiert wird. Ich denke, es ist viel übergreifend.

„Die Schlussfolgerung, dass dies zu einem globalen – was sie behaupten – Biodiversitätsüberwachungsprogramm führen würde, kaufe ich das nicht. Es ist übertrieben. “

Er sagt, dass die Studie für das Potenzial der Methode „Hype und eine übermäßige Ausdruckswirtschaftlichkeit“ erzeugen könnte, was möglicherweise schwer zu liefern ist.

Clare sagt, dass sie und die anderen Forscher „hoffen, die Begeisterung zu verkaufen, dass dies eine völlig neue Ressource ist – wir wissen nicht, was in diesen ist“.

Sie erzählt Carbon Transient, dass das Workforce diskutierte, ob die Studie jetzt veröffentlichen soll, mit begrenzten Daten oder auf die Analyse weiterer Stichproben warten soll. Aber sie hatten das Bedürfnis, die Menschen schnell auf die Anwesenheit dieser möglichen Daten aufmerksam zu machen, sagt sie und fügte hinzu:

„In den meisten Ländern werfen sie diese buchstäblich aus [filters] jeden Tag weg, sobald sie die Messung ergriffen haben.

„Einer unserer Gründe, dies jetzt zu tun, ist es, den Menschen einen überzeugenden Grund zu geben, dies zu beenden. Niemand außer uns zu diesem Zeitpunkt versteht den potenziellen ökologischen Wert. Einige Länder archivieren diese, aber die meisten nicht, soweit wir wissen.

„Was wir versuchen zu tun und dies als kleine Pilotstudie herauszubringen, ist zu sagen… bis wir verstehen [the filters’] Voller ökologischer Wert, hör einfach auf, sie wegzuwerfen, denn du werfen vielleicht etwas weg, das einen Wert hat, den du nicht gesehen hast. “

Clare fügt hinzu, dass es Schritte gibt, die leicht unternommen werden könnten, um EDNA auf diesen Proben besser zu bewahren, z. B. sie trocken anstatt nass zu lagern oder sie in einem Gefrierschrank und nicht in Raumtemperatur zu speichern.

Ort, Ort

Dr. Melanie Kolb, Forscherin an der Nationwide Autonomous Faculty of Mexico, Die Studie sagt mehr Beweise für die „große Vielseitigkeit“ von EDNA. Sie sagt Carbon Transient:

“In diesem Sinne bietet der Vorschlag des Papiers sehr effizient, da keine weiteren Ressourcen für die Probenahme und Überwachung erforderlich sind, um eine völlig neue und unterschiedliche Paintings von Informationen zu erhalten.”

Kolb und andere Experten, die mit Carbon Transient über diese Studie sprachen, äußerten sich jedoch ebenfalls Bedenken hinsichtlich der Lage bestehender Luftverschmutzungsmonitore.

Besiedelte Bereiche, die die Luftqualität für ihre Bürger überwachen, sind „nicht unbedingt die Bereiche, in denen die biologische Vielfalt überwacht werden muss“, sagt Kolb.

Während die Ergebnisse in bestimmten Fähigkeiten die Methoden in der Biodiversitätsüberwachung vorantreiben können, ist Kolb der Ansicht, dass sie „nicht dazu beitragen könnten, die bestehenden Vorurteile im globalen Süden zu verringern – aber nicht [instead] vertiefen Sie sie “. Sie fügt hinzu:

“Für bestimmte Kontexte ist es eine erhebliche Weiterentwicklung, jedoch nicht für die Gebiete, Regionen oder Länder, in denen die meisten biologischen Vielfalt beherbergt werden und der Verlust der Artenvielfalt weit verbreitet ist.”

Hindernisse Ein ähnliches Anliegen: Befragung, wer für Monitore in weniger besiedelte Gebiete zur Untersuchung der biologischen Vielfalt bezahlt.

Clare weist darauf hin, dass bereits in städtische und ländliche Gebiete bereits Luftqualitätsmonitore existieren. Viele befinden sich in Nationalparks, sagt sie, und „Orte, an denen Sie für ziemlich wertvoll eingestuft werden“. Sie fügt hinzu:

„Soweit wir anhand der öffentlichen Daten erkennen können, sind sie nicht alle in städtischen Gebieten zusammengefasst. Sie sind tatsächlich interessant auf eine Weise verteilt, die sie potenziell ökologisch wertvoll macht.

„Einige von ihnen sind für uns möglicherweise mehr oder weniger einfach, auf das Supplies zuzugreifen, aber alle probieren sehr festgelegte Partikelgrößen ab. Solange sie in diesem Größenbereich probieren, ist es fast sicher, dass sie erfassen [eDNA]. Es wird nur zu einem Draw back, wie man tatsächlich auf das Supplies zugreift, das auf ihnen steht. “

Sie fügt hinzu, dass das Forschungsteam mit Experten in den Ländern des globalen Südens mit Experten über die Möglichkeiten der Ergebnisse gesprochen hat, bevor die Studie veröffentlicht wurde.

Zukünftige Möglichkeiten

Duffy sagt, dass die „erfinderische“ Studie „eine ganze Reihe von Möglichkeiten eröffnet“, um EDNA durch die Luft zu sammeln. Er sagt Carbon Transient:

“Sie benötigen keinen bestimmten Spezialisten in jeder Gruppe von Tieren oder Pflanzen, um zu verstehen, was vorhanden ist und wie er sich im Laufe der Zeit verändert. Wenn Sie die DNA dieser Arten bewerten, können Sie identifizieren, was mit einem einzigen Assay vorhanden ist.”

Duffy battle kürzlich an einer Studie beteiligt, in der sich die Vorteile und ethischen Bedenken für die Sammlung menschlicher genetischer Informationen neben Umwelt -DNA untersucht. Er sagt:

“Das ist definitiv mit dieser Studie verbunden, in der diese Monitore möglicherweise menschliche DNA als Bycatch aufnehmen.”

Dr. Deborah Dawson, Supervisor einer Genetikforschungseinrichtung an der Faculty of Sheffield, sagt, die Ergebnisse seien „aufregend“ und demonstrieren eine EDNA -Sammlungsmethode mit „großem Potenzial“. Sie sagt Carbon Transient:

“Die Erkennung und der Beweis dafür, dass Luftbefragungsmonitore zur Untersuchung der Artenvielfalt verwendet werden können, ist ein äußerst wichtiger und zeitnaher Befund.”

Dawson unterstreicht, wie wichtig es ist, auf diesen Ergebnissen aufzubauen, um „Standardprotokolle festzulegen, um die biologische Vielfalt in verschiedenen Regionen auf unserem Planeten regelmäßig und systematisch aufzuzeichnen und zu vergleichen, und die in Großbritannien und weltweit erwarteten Änderungen aufgrund des Klimawandels zu überwachen“.

Es bleiben Fragen darüber bestehen, wie weit Edna in der Lage ist, durch die Luftbefehle durch die Luft zu reisen, so die Studie und Experten, die mit Carbon Transient über ihre Ergebnisse gesprochen haben. Dieser Bereich hängt von der Partikel- und Filtergröße ab.

Die Studie stellt auch fest, dass mehr Forschung erforderlich ist, wie sich Edna im Laufe der Zeit auf Filtern verschlechtert, bevor sie gesammelt und ordnungsgemäß gespeichert werden.

Clare fügt hinzu, dass diese Methode zur Überwachung von EDNA eine „ganz neue Skala dessen, was wir messen können“ um die biologische Vielfalt eröffnen könnte.

Dies könnte von der Verfolgung von Populationen reichen, die aufgrund des Klimawandels wandern, die Ankunft neuer Arten und die Erkennung seltener Arten, die durch eine einzige Messung übersehen werden können. Sie sagt Carbon Transient:

“Dies ist eine unglaubliche potenzielle Ressource, um nicht nur das Vorhandensein und Fehlen von Arten, sondern auch die Bewegung der Populationen zu verstehen.”