Amanda Vicente Santos, écologiste de la maladie des chauves-souris à l’Université d’Oklahoma, inspecte la base d’un Guanacaste au Belize où elle a l’intention de piéger les chauves-souris de vampire plus tard dans la nuit. Les scientifiques disent qu’ils ont développé une méthode alternative de suivi de la biodiversité qui s’appuie sur l’ADN que les animaux libèrent dans l’environnement, connu sous le nom d’EDNA.
Luis Echeverría pour NPR
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Luis Echeverría pour NPR
À l’extérieur de sa cabine dans le nord du Belize, Elizabeth Clare, scientifique de la biodiversité à l’Université de York, marche sur un chemin. Partout où elle regarde, il regorge de vie.
“Il y a des fleurs d’hibiscus là-bas”, dit-elle. “L’une de mes choses préférées à trouver dans cette partie du monde est les fourmis à coupe-feuilles.” Elle souligne les oiseaux de martin-pêcheur qui peuvent être repérés volant au-dessus de la tête et les iguanes peuplent les arbres.
“Vous pouvez regarder quelques pieds carrés de sol ici et ne jamais décrire toutes les choses qui y sont”, dit Clare. “C’est le problème de la biodiversité. Comment décrivez-vous cela? Je veux dire, je ne sais pas. Personne ne sait.”
C’est une question qui est devenue de plus en plus urgente à répondre étant donné le nombre d’espèces du monde en danger de faire un clin d’œil en raison de la perte d’habitat, du changement climatique et d’autres perturbations.
“Nous ne savons pas ce qui vit sur la planète Terre”, explique Clare. “La plupart des choses dans le monde n’ont jamais été reconnues par la science. Nous voulions donc voir si nous pouvions mesurer la biodiversité à l’échelle d’un pays entier – le surveiller encore et encore pour nous dire comment les choses changent.”
Dans un article de préparation publié sur Biorxiv qui n’a pas encore été évalué par des pairs, elle et ses collègues disent qu’ils ont fait exactement cela – en retirant l’ADN de l’air.
Les parties de nous-mêmes, nous ne pouvons pas nous empêcher de laisser derrière
Pour aider à expliquer l’approche, Nina Garrett, doctorante en biologie à l’Université de York, s’approche d’un colossal Guanacaste Tree qui a éclaté du sol pas trop loin de ce chemin que Clare était en train de rythmer. Une bonne moitié est dans l’emprise d’un figuier étranglant. Mais à la base du coffre se trouve un trou que Garrett peut simplement jeter un œil à l’intérieur.
“Maintenant, vous pouvez les entendre à la chittronage”, explique Garrett, se référant à un groupe de chauves-souris de vampire communes qu’elle connaît réside dans cet arbre. En fait, elle repère un bébé sur le mur du dos intérieur du coffre. “Ce n’est pas rare de voir un chiot sans maman à l’intérieur du perchoir”, dit-elle.
Mais Garrett est curieux de savoir s’il pourrait également y avoir des chauves-souris de vampire à ailes blanches à l’intérieur – une espèce différente. “Il n’a jamais été attrapé physiquement ici”, dit-elle, “mais il a toujours été soupçonné d’être dans la région simplement basé sur le type d’habitat et les cartes de gamme.”
Le problème est que les chauves-souris sont insaisissables et serrées. La plupart des techniques effrayeraient probablement tous les animaux se perforer ici. Alors, comment Garrett peut-il dire ce qu’il y a à l’intérieur de cet arbre?
Il s’avère que même si les chauves-souris elles-mêmes sont hors de portée, elles ne peuvent pas se cacher complètement. C’est parce qu’ils ont jeté de petits fragments de leur ADN dans l’environnement. Clare dit que toutes les créatures grandes et petites sont à jamais “perdre de petits morceaux d’eux-mêmes. C’est ce que nous faisons en étant en vie”. Elle dit d’y penser comme une empreinte que toute la vie laisse derrière elle.
“Ils perdent les cheveux, pourraient être de petites cellules de la peau, ce pourrait être de la salive”, explique Garrett. “Tout ce qu’ils mettent dans l’environnement – même lorsqu’ils expirent.”
Garrett veut collecter cet ADN environnemental, ou Edna, de l’intérieur de l’arbre pour déduire qui est ici. Elle pose un morceau de papier filtre au sommet d’un petit ventilateur, place l’appareil à l’intérieur de l’arbre et retourne l’interrupteur.
Le ventilateur dessine l’air interne à travers le filtre, piégeant l’ADN flottant libre, que Garrett peut analyser plus tard pour la présence non seulement des chauves-souris de vampire à ailes blanches, mais n’importe quel mammifère. Si elle le voulait, elle pourrait également étudier le matériel génétique pour différentes espèces de plantes et de champignons. C’est le pouvoir de la technique: il peut cataloguer l’étendue de la vie entasée dans un endroit comme ce petit arbre creux.
Nina Garrett, doctorante en biologie à l’Université de York, établit des appareils dans le nord du Belize qui collectent l’ADN flottant dans l’air ambiant.
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Le problème est qu’un seul arbre ne vous dit pas comment les espèces se portent à plus grande échelle. Et la plupart des techniques qui fonctionnent dans des zones plus larges ne vous permettent pas de vous concentrer sur de nombreux types d’organismes à la fois.
Clare voulait penser plus grand, au niveau d’un recensement national de tous les êtres vivants. C’est quelque chose qui, selon elle, est nécessaire de toute urgence étant donné le nombre d’espèces menacées d’extinction – “pour pouvoir surveiller si les plans de conservation ont un effet” et si les efforts d’assainissement après une grande perturbation environnementale fonctionnent réellement.
Mais Clare ne savait pas comment elle tenterait même une telle chose. “Comment mesurer tout partout à la fois – il n’y a aucun moyen de le faire dans notre boîte à outils d’outils pour le moment.”
Arracher l’ADN hors de l’air dans tout un pays
Puis, il y a quelques années, un groupe de chimistes et de physiciens britanniques du National Physical Laboratory (NPL) a contacté Clare. Ce groupe surveille les niveaux de pollution à travers le Royaume-Uni en utilisant un réseau de stations qui tirent en continu l’air de l’environnement à travers de petits disques de papier filtre à capturer, entre autres polluants, des métaux lourds. En d’autres termes, la configuration de base reflète celle de cet arbre Guanacaste.
“Nous avons vite réalisé que le grand nombre de filtres que nous analysons pour les réseaux de qualité de l’air pourrait contenir des informations cachées sur l’abondance des espèces”, explique Andrew Brown, scientifique de la qualité de l’air du NPL. “Nous avons donc contacté Beth.”
Clare et ses collègues ont pris environ un an de ces filtres à travers le Royaume-Uni lorsqu’ils les ont analysés pour l’ADN, ils ont été étonnés par ce qu’ils ont trouvé: des centaines et des centaines d’insectes et d’araignées différents, un tas de plantes et de champignons, et plus d’une centaine d’espèces d’oiseaux et de mammifères.
“C’est comme une chasse au trésor pour les scientifiques de la biodiversité”, dit-elle. “Il s’avère que ces mêmes systèmes ont accidentellement capturé cet ADN aéroporté que nous voulons.”
L’approche peut ne pas être aussi détaillée qu’une flotte d’observateurs humains, mais parfois elle identifie les organismes que les gens manqueraient.
“Par rapport aux programmes scientifiques citoyens à grande échelle avec des milliers à des dizaines de milliers d’observations”, écrit Orianne Tournayre, écologiste moléculaire à l’Université de York et auteur principal du manuscrit “, aéroportée Edna a récupéré moins de taxons dans l’ensemble, mais a détecté des espèces qui sont plus difficiles à repérer ou à identifier visuellement.”
Chaque disque de filtre à part entière est stocké juste un morceau d’information, “mais quand vous en avez des centaines qui sont collectés tout le temps, encore et encore, à des échelles spatialement distribuées”, dit Clare, “et vous reculez, tous ces points se fusionnent dans une image.”
C’est une image de la biodiversité d’une nation – et comment cette image change à mesure que les espèces envahissent une nouvelle zone ou disparaissent complètement. “Ces avancées pourraient également être utilisées pour identifier les agents pathogènes et les ravageurs agricoles”, ajoute Brown.
“Si le stockage des filtres est optimisé pour la préservation de l’ADN, cela pourrait ouvrir la voie à un système de surveillance hautement standardisé, évolutif et rentable qui fonctionne presque en continu”, écrit Tournayre. “Ce serait comme transformer notre réseau de qualité de l’air en un système mondial de surveillance de la faune: le même réseau conçu pour protéger la santé humaine pourrait également devenir un système de protection de la faune.”
Ryan Kelly est un scientifique marin à l’Université de Washington qui étudie l’ADN environnemental et n’a pas été impliqué dans la recherche.
“Ce que je pense est vraiment cool ici”, dit-il, “c’est que nous pouvons voir le monde vivant entier basé sur l’ADN dans l’air, et nous pouvons tout faire sans aucune nouvelle infrastructure.”
Kelly dit qu’il n’est pas encore clair sur la zone ou le calendrier que ces stations de surveillance de la pollution échantillonnent l’ADN. Il reste cependant enthousiaste à propos de ce que l’approche peut faciliter. “Si nous avons des questions de gestion de la biodiversité, toutes sortes de questions d’impact environnemental, des choses que nous n’avons jamais vraiment su faire à grande échelle auparavant”, dit-il, “je pense que ce papier montre la voie à cela.”
Clare soutient que ce n’est peut-être que le début de choses plus grandes à venir.
“Si nous pouvons le faire au niveau d’un pays”, dit-elle, “nous pouvons le faire à un niveau de continent, nous pouvons le faire sur plusieurs continents. C’est quelque chose qui pourrait vraiment évoluer vers des mesures énormes, presque planétaires.”
