Le informazioni sul patrimonio genetico rivelano chi ci vive: 1.072 specie in un secchio d’acqua
Come realizzare un’analisi della biodiversità degli ambienti acquatici che sia pragmatica, esaustiva e al contempo conveniente
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Sono sufficienti tracce di DNA presenti in due litri d’acqua per monitorare l’evoluzione della biodiversità di un fiume nel corso di un anno? Uno studio dell’Università di Duisburg-Essen, condotto prendendo come esempio il fiume Lippe, dimostra come sia possibile effettuare un’analisi della biodiversità dei corsi d’acqua che sia al tempo stesso pragmatica, approfondita ed economica. I risultati sono stati ora pubblicati sulla rivista specializzata Ecological Indicators.
Till-Hendrik Macher e Robin Schütz, all’epoca entrambi dottorandi in biologia presso l’Università di Duisburg-Essen, si sono recati ogni due settimane per un anno alla foce rinaturalizzata del fiume Lippe, nei pressi di Wesel, filtrando ogni volta due campioni d’acqua: 26 visite, 52 campioni. In questi campioni hanno individuato complessivamente 1.072 specie: 40 specie di pesci e lamprede, 41 specie di uccelli e 26 di mammiferi, 425 invertebrati acquatici e 350 terrestri, oltre a 190 specie di diatomee. A titolo di confronto: per lo stesso sito, nella banca dati globale sulla biodiversità GBIF sono registrate complessivamente 1.029 specie, raccolte in oltre 130 anni.
Con il metodo classico, gli organismi vengono identificati singolarmente con retini, pinzette, lenti di ingrandimento e microscopi. Il metabarcoding del DNA, invece, consente di identificare le specie attraverso le loro informazioni genetiche, rilevabili nei campioni.
«Con due litri d’acqua per ogni campionamento abbiamo rilevato 1.072 specie che coprono l’intero albero genealogico della vita – dalle diatomee alle effimere fino al castoro», afferma Till-Hendrik Macher, primo autore dello studio, che ora svolge attività di ricerca presso l’Università di Treviri. «E abbiamo potuto dimostrare che i nostri dati rispecchiano effettivamente la biologia del fiume Lippe e non si tratta solo di DNA trasportato casualmente nel fiume», aggiunge Robin Schütz, ora ricercatore presso l’Ufficio federale per la protezione della natura. «Infatti, le specie che depongono le uova in inverno, come la bottatrice e il luccio, ad esempio, hanno mostrato i picchi di DNA proprio in inverno, mentre l’oca selvatica esattamente nel periodo di svernamento».
L’approccio è interessante anche dal punto di vista economico, poiché la domanda di dati di questo tipo è in crescita: sia il quadro globale sulla biodiversità di Kunming-Montreal (GBF) sia gli obblighi di rendicontazione nazionali ed europei richiedono una densità di dati spaziale e temporale difficilmente ottenibile con i metodi classici.
Efficace ed economico
Con il metodo di Macher e Schütz, l’analisi di tutti i 52 campioni è costata circa 12.000 euro; un rilevamento classico comparabile degli stessi gruppi di organismi nell’arco di un anno costerebbe circa 70.000 euro – circa sei volte di più. Ai fini della Direttiva quadro sulle acque dell’UE, attualmente vengono esaminati in media 1,71 dei quattro elementi di qualità biologica (pesci, invertebrati, microalghe, piante acquatiche) per ogni fiume, e solo in pochissimi corsi d’acqua vengono analizzati tutti e quattro. Una combinazione tra un rilevamento tradizionale e tre rilevamenti basati sul DNA ambientale consentirebbe di analizzarli tutti e quattro, con un costo pari a circa il 115% del budget attuale.
«Il calcolo mostra quale potenziale si celi nella combinazione dei metodi», afferma Florian Leese, responsabile del gruppo di ricerca sugli ecosistemi acquatici presso l’UDE. «Infatti, il DNA ambientale non fornisce dati sulla biomassa e sul numero di individui, per cui continuiamo ad aver bisogno anche di altri metodi per ottenere un quadro completo».
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