Lorsque vous quittez un zoo, vous emportez physiquement avec vous les traces des animaux.
Une paire de nouvelles études, publiées ensemble dans la revue Current Biology , ont découvert qu'en filtrant simplement l'air autour des zoos, les chercheurs pouvaient récupérer le matériel génétique des animaux environnants. Cependant, ils ne se sont pas contentés de détecter les animaux captifs :les équipes ont capturé l'ADN‚ ou eDNA environnemental, de poulets et de poissons nourris à ces animaux, et de créatures sauvages et domestiques vivant à proximité.
Cette technique a le potentiel de révolutionner la surveillance de l'environnement. Traditionnellement, les biologistes ont recours à l'observation directe :se tenir debout à la recherche d'animaux, ou attendre qu'ils se présentent devant les caméras de la faune. En particulier dans les forêts tropicales épaisses, "il est en fait très difficile de voir des vertébrés", explique Christina Lynggaard, chercheuse postdoctorale qui étudie l'évolution et la génomique à l'Université de Copenhague et auteur principal du deuxième article. "Vous les entendez et vous voyez des insectes partout." Mais obtenir une image de l'ensemble complet d'oiseaux, de singes et de reptiles peut être impossible, ajoute-t-elle. C'est un problème pour comprendre les questions urgentes de conservation, comme la disparition d'espèces rares dans les forêts fragmentées.
"Je pense qu'ils ont démontré dans une paire d'articles très rapides ici que nous devons réfléchir beaucoup plus au potentiel de l'eDNA aéroporté pour la détection de la biodiversité", déclare Matthew Barnes, un écologiste qui étudie le mouvement de l'eDNA à la Texas Tech University. , et n'a pas participé aux deux études.
Les deux équipes ont commencé la recherche indépendamment, mais par coïncidence posaient une question presque identique. Ils ont vu les résultats de l'autre avant la publication et ont décidé d'unir leurs forces pour que les articles soient publiés côte à côte. "Nous pensons que ces articles devraient apparaître ensemble car ils sont une réplique scientifique parfaite", déclare Elizabeth Clare, écologiste à l'Université York au Canada et auteur principal de l'un des articles. (Elle a mené la recherche à l'Université Queen Mary de Londres.) "Et c'est finalement ce que vous devriez faire en science."
Alors que le prix du séquençage génomique a chuté, la recherche sur l'ADNe a explosé en popularité en tant qu'outil de compréhension des écosystèmes. Des chercheurs ont récolté du sang de sangsues pour trouver le matériel génétique d'animaux qu'ils ont mordus. Un étudiant diplômé du laboratoire de Barnes à la Texas Tech University a découvert que les plantes libèrent des panaches d'ADN dans l'air qui les entoure. Mais personne n'avait franchi le pas pour déterminer si des traces microscopiques d'animaux pouvaient être récupérées directement dans l'air.
"Aucun d'entre nous ne savait si cela fonctionnerait, surtout à l'extérieur", explique Clare.
Les scientifiques se sont tournés vers les zoos - un au Royaume-Uni, un au Danemark - parce que, comme le dit Clare, "le zoo est cette remarquable collection d'espèces non indigènes". Cela a permis aux chercheurs de prouver qu'ils avaient trouvé de l'ADN de l'endroit qu'ils étudiaient. S'ils surveillaient l'air d'une ferme, par exemple, il serait impossible de savoir s'ils détectaient l'ADN de vaches à proximité ou à des kilomètres. "Le problème que j'ai rencontré avec les vaches ne peut pas arriver avec un tigre", dit Clare. "Il n'y a pas d'autre source d'ADN de tigre que celle devant moi. Nous savons précisément ce que nous devons détecter."
Les deux équipes ont installé des filtres à air autour des enclos des animaux, des granges extérieures aux expositions intérieures de la forêt tropicale humide. Une fois que les filtres avaient aspiré suffisamment d'air du zoo, ils les ont trempés, faisant un bouillon de tous les débris qui avaient été dans l'air. Ensuite, ils ont recherché des séquences d'ADN de vertébrés.
"Vous jouez en quelque sorte à un jeu, un peu comme Go Fish", explique Clare. "J'ai mon inconnu, et je le compare à ma base de données de choses connues, et je cherche une très bonne correspondance."
Les équipes disposaient de listes d'animaux de zoo à comparer, mais elles ont également pu prélever et identifier l'ADN de sources inattendues. Le groupe de Clare a trouvé des preuves que les gardiens de zoo suivaient l'ADN d'un enclos à un autre. Dans le bâtiment de la forêt tropicale, l'équipe de Lynggaard a repéré l'ADN des guppys dans les étangs. "C'est une chose si vous avez un rhinocéros qui se gratte ou un oiseau qui vole", déclare Lynggaard. "Mais les guppys ne sortent pas de l'eau. À quelle fréquence sont-ils en contact avec l'air ?"
Les chercheurs ont également trouvé de l'ADN de poulet, de poisson et d'autres viandes nourries aux animaux du zoo. Mais ils ont également commencé à trouver des échantillons qui ne correspondaient à rien au zoo. L'équipe de Lynggaard a trouvé de l'ADN d'oiseaux chanteurs et de corbeaux, tandis que Clare a trouvé un canard, un écureuil et le hérisson eurasien en voie de disparition.
On ne sait pas exactement ce qui flotte dans l'air, transportant l'ADN. Les équipes suggèrent qu'il s'agit probablement d'une combinaison de peau morte, de fourrure, de salive et d'excréments ("ma vie a changé", déclare Lynggaard à propos de cette prise de conscience). Comprendre cela aidera les chercheurs à comprendre comment l'ADN en suspension dans l'air se déplace dans l'environnement.
Mais si l'eDNA peut fournir de nombreux indices, il ne peut pas raconter une histoire complète. Le matériel génétique se dégrade avec le temps, les chercheurs devront donc apprendre à déterminer quand «l'empreinte» a été laissée. Les premières applications de cette technique seront probablement les plus utiles pour trouver des espèces en voie de disparition ou non indigènes.
"Le hérisson était particulièrement excitant car c'est une espèce en danger critique d'extinction au Royaume-Uni", explique Clare. "Le fait que nous détections une espèce rare et en voie de disparition est en quelque sorte le but ultime de cela."
La localisation des espèces menacées et non indigènes peut contribuer aux efforts de conservation et d'alerte précoce, ajoute-t-elle. Mais les résultats suggèrent également que les êtres vivants laissent constamment des traces d'eux-mêmes sur le monde environnant.
"Quiconque souffre d'allergies aux animaux domestiques sait que les squames d'animaux dans votre maison peuvent se soulever dans l'air", déclare Barnes. "Mais ces deux études démontrent que toutes sortes de plantes, toutes sortes d'animaux, de mammifères, d'oiseaux, de reptiles et d'amphibiens libèrent potentiellement de l'eDNA qui est collectable."
Au fur et à mesure que la technologie se développe, il est possible qu'elle permette aux chercheurs de suivre les mouvements des animaux migrateurs, ou même de comprendre à quel point ils sont courants. "Je pense différemment à l'environnement, après avoir travaillé avec eDNA comme celui-ci", déclare Clare. «Je sais que… si je nage dans un lac, je nage à travers l'eDNA. Il y a ces nouvelles sources d'information que nous commençons seulement à apprendre à utiliser. Je me remets à penser à tout mon travail de terrain dans des endroits tropicaux, et à tous les animaux qui laissent des traces d'eux-mêmes. »
