How we can detect pretty much anything - Hélène Morlon and Anna Papadopoulou

Traduttore: Wardy 48 Revisore: Chiara Polesinanti

For years, scientists have been staking out this remote forest in Montana

Per anni, gli scienziati hanno sorvegliato questa remota foresta nel Montana

for an animal that’s notoriously tricky to find.

per trovare un animale notoriamente difficile da scovare.

Camera traps haven’t offered definitive evidence,

Le videotrappole non hanno dato prove definitive,

and even experts can't identify its tracks with certainty.

e anche gli esperti non sanno distinguerne bene le orme.

But within the past decades,

Ma nell’arco degli ultimi decenni,

researchers have developed methods that can detect even the most elusive species.

i ricercatori hanno sviluppato metodi per rilevare anche le specie più elusive.

And so, in 2018, these scientists took a sample from some conspicuous snow tracks.

Così, nel 2018, questi scienziati hanno prelevato un campione

da alcune orme ben visibili sulla neve.

Lab tests showed conclusive results:

I test in laboratorio hanno dato risultati inoppugnabili:

the Canada lynx was indeed present in the area.

la lince canadese era sicuramente presente nella zona.

Without seeing the cat, scientists had proof it was there

Pur senza vedere il felino, gli scienziati potevano provare che c’era

because of environmental DNA or eDNA.

grazie al DNA ambientale, o “eDNA”.

Using a technique called DNA metabarcoding,

Con una tecnica chiamata “DNA metabarcoding”,

researchers can take a sample from the environment

i ricercatori possono prelevare un campione dall’ambiente

and learn which organisms are in it or have recently passed through it.

e sapere quali organismi ci vivono o quali lo hanno attraversato di recente.

The world is covered in DNA.

Il mondo è coperto di DNA.

It’s all around us—

Ce n’è dappertutto.

on the ground, at the bottom of the ocean, and up in the clouds.

Per terra, in fondo all’oceano, e in alto tra le nuvole.

Multicellular organisms are constantly shedding cells.

Gli organismi multicellulari perdono cellule dalla cute di continuo.

But until recently, eDNA wasn’t very useful to us.

Ma solo recentemente l’eDNA comincia ad esserci utile.

Traditional scientific techniques couldn’t parse environmental samples

Le tecniche scientifiche tradizionali non potevano esaminare campioni ambientali

containing mixed genetic material from multiple species.

contenenti miscugli di materiale genetico di specie diverse.

But DNA metabarcoding can.

Questo il DNA metabarcoding può farlo.

DNA begins to degrade once it’s exposed to the environment.

Il DNA comincia a degradare una volta esposto all’ambiente.

In the ocean, for example, it may only persist for a few days.

Nell’oceano, per esempio, può durare qualche giorno appena.

So in many contexts, eDNA is useful for telling us about the recent past.

Quindi in molti contesti, l’eDNA è utile per raccontarci avvenimenti recenti.

The process of DNA metabarcoding starts with an environmental sample

Il processo del DNA metabarcoding inizia col prelevare un campione dell’ambiente,

like a core of soil, a vial of water, some feces, an insect trap,

come una “carota” di terreno, una fiala d’acqua, feci,

una trappola per insetti

or even the blood from leeches’ stomachs.

o addirittura il sangue dello stomaco delle sanguisughe.

Researchers then sift out everything aside from DNA by blending the sample up

I ricercatori eliminano tutto a parte il DNA

miscelando il campione e usando degli enzimi

and using enzymes that break down cellular proteins and release DNA,

che degradano le proteine cellulari e rilasciano il DNA,

which they purify.

che poi purificano.

The result is a “soup” of all the DNA in the sample.

Ci si ritrova con una “zuppa” di tutto il DNA del campione.

Scientists then apply the polymerase chain reaction or PCR,

Poi si applica la reazione a catena della polimerasi, o PCR,

which uses artificial DNA strands called universal primers.

che usa sequenze di DNA sintetico chiamate primer universali.

These primers bind to DNA sequences that are similar across species,

Questi primer si attaccano a sequenze di DNA simili in tutte le specie,

then amplify genetic barcodes that are species-specific.

poi amplificano il barcode genetico specie-specifico.

High-throughput sequencing then reads millions of these DNA fragments,

Quindi un metodo di sequenziamento massivo legge milioni di questi frammenti di DNA

simultaneously.

simultaneamente.

And finally, researchers compare them to reference databases

E alla fine, i ricercatori li confrontano con database di riferimento

and identify how many and which species are present—

e scoprono quante e quali sono le specie presenti,

or if they’ve found entirely new ones.

o se hanno trovato una specie nuove di zecca.

This method has led to the discovery of tens of thousands of species

Con questo metodo sono state scoperte decine di migliaia di specie

over the past decade.

nell’ultimo decennio.

While metabarcoding can detect elusive animals like the Canada lynx,

Non solo il metabarcoding sa rilevare animali sfuggenti come la lince canadese.

it can also help scientists identify invasive species.

Può anche aiutare gli scienziati a identificare le specie invasive.

In Yosemite, researchers used eDNA to track and remove invasive bullfrogs.

Nello Yosemite, gli scienziati hanno usato l’eDNA

per tracciare ed eliminare le rane toro invasive.

Once no trace of these amphibians remained,

Una volta scomparsa ogni traccia di questi anfibi,

they reintroduced a threatened native species, California red-legged frogs,

hanno reintrodotto una specie a rischio, la rana dalle zampe rosse della California

which had disappeared from the area some 50 years prior.

che seppur autoctona non era più lì da circa 50 anni.

Likewise, DNA metabarcoding can be used to monitor biodiversity.

Il DNA metabarcoding può essere usato anche per monitorare la biodiversità.

For example, using traditional approaches,

Per esempio, usando gli approcci tradizionali,

categorizing all of the insects in a hectare of rainforest can take decades.

per classificare tutti gli insetti in un ettaro di foresta pluviale

possono servire decenni.

But DNA from insect traps could yield these results in just a few months.

Ma il DNA degli insetti potrebbe dare gli stessi risultati in pochi mesi.

One study compared insects from adjacent forest and plantation sites

Uno studio ha confrontato gli insetti di foreste e piantagioni confinanti

within China’s Yunnan province.

nella provincia dello Yunnan in Cina.

It quickly found that not only were plantations less diverse,

Si è presto scoperto che non solo le piantagioni erano meno ricche,

but deforestation affected insect groups unequally.

ma la deforestazione aveva effetti disuguali sui gruppi di insetti.

Grasshoppers thrived in cleared areas while specialist forest beetles declined.

Le cavallette prosperavano nelle aree rase al suolo,

mentre gli scarabei adattati alla foresta morivano.

Using eDNA, scientists are able to investigate

Con l’eDNA, gli scienziati riescono a indagare

complex ecosystem interactions.

sulle interazioni complesse degli ecosistemi.

Tracking thousands of insects as they visit flowers is impossible.

Tracciare migliaia di insetti mentre visitano i fiori è impossibile.

Instead, researchers can study the DNA left on flowers and insects

Piuttosto, i ricercatori possono studiare il DNA rimasto su fiori e insetti

to map pollination networks.

per mappare le reti di impollinazione.

Before these techniques were available, we didn’t really know how much pollination

Prima dell’arrivo di queste tecniche,

non sapevamo bene quanta impollinazione avvenisse di notte,

was happening at night because we couldn’t observe it.

perché non potevamo osservarla.

Now scientists understand that moths are important nocturnal pollinators.

Ora gli scienziati sanno che le falene sono impollinatrici notturne importanti.

eDNA can even tell stories of long extinct species.

L’eDNA può raccontarci addirittura storie sulle specie da tempo estinte.

Cold, dry, and low oxygen conditions are perfect for preserving genetic material.

Freddo, siccità e poco ossigeno sono condizioni ideali per preservare il DNA.

By digging deep into the Arctic permafrost,

Scavando a fondo nel permafrost dell’Artico,

researchers found 50,000 year old DNA,

i ricercatori hanno scovato del DNA di 50.000 anni fa.

which they matched to the nutrient-rich plants

Corrispondeva alle piante ricche di nutrienti

found in the stomachs of woolly mammoths.

trovate nello stomaco dei mammut lanosi.

With eDNA, they also found that less nutritious grasses

Con l’eDNA, hanno scoperto anche che l’erba meno nutriente

colonized the Arctic steppe during the last ice age,

si espanse per la steppa artica nell’ultima era glaciale,

potentially contributing to the mammoth decline.

e probabilmente contribuì al declino dei mammut.

As we face another period of climate change—

Noi abbiamo dinanzi un altro periodo di cambiamento climatico,

this time due to human activities—

dovuto questa volta alle attività dell’uomo,

understanding our planet’s rapidly shifting biodiversity

quindi comprendere la biodiversità del pianeta che muta così in fretta

will be crucial to protecting it.

sarà cruciale per proteggerlo.

Fortunately, eDNA and metabarcoding

Per fortuna, l’eDNA e il metabarcoding

give us the tools to document rapid change in real time.

ci danno gli strumenti per documentare cambiamenti rapidi in tempo reale.