전 세계적으로 생물 다양성을 추적하는 것은 대단하게 곤란한 일 이예요 . 국가 모니터링 프로그램은 상당히 다양하며 수집된 데이터의 대개은 불규칙하고 공개적으로 공유되는 데이터는 대다수 없습니다.
그리하나 과학자들은 출중한 해결책을 찾았을 것이예요. 대기 오염을 모니터링하기 위하여 전 세계적으로 이미 이용되는 필터이예요.
이러한 장치는 수십 년 동안 의도하지 않게 동물과 식물에서 대량의 환경 DNA를 캡처해 왔습니다. 과학자들은 이것이 예전와 미래의 생물다양성 변경를 파악하는 데 도움받을 있다고 말하고요.
캐나다와 영국 과학자들의 신기로운 연구에 기초하면 공기질을 모니터링하는 스테이션이 2021년과 2022년에 실수로 동식물로부터 많은 물량의 DNA를 수집했다고 합니다. 캡처된 데이터는 전 세계적으로 “생물 다양성을 추적하고 모니터링하기 위함으로 절대적인 게임 체인저”가 될 수 있어요.
테스트 케이스에서 과학자들은 2021년 9월부터 10월까지 그리고 2022년 4월부터 5월까지 스코틀랜드와 런던에 자리잡은 공기질 필터에서 180개 이상의 많은 종류의 식물, 곰팡이, 곤충, 포유류 및 양서류로부터 환경 DNA를 회수했답니다. 과학자들은 국가 규모의 고해상도 생물다양성 데이터를 수취할 수 있는 엄청난 기회를 드러냅니다.”라고 과학자들은 연구에서 결론지었습니다.
연구 공동저자이자 런던 퀸메리대학교 생물학과 강사인 조앤 리틀페어(Joanne Littlefair)는 “우리는 단 두 개의 기기에서 180개 이상의 분류군을 성공적으로 식별해 무척 놀랐다”고 말했습니다. 동물에는 작은 올빼미, 매끈한 도롱뇽, 80종의 각종 나무와 식물이 포함되었습니다. 연구원들은 초기 샘플링에서 색다른난 종이나 개체군 이동을 식별하지 않았습니다. 그들은 이것이 수집된 DNA가 지역적이며 “다른 대륙에서 불어오지 않았다”는 것을 보여준다고 말하고요.
이 연구에서 과학자들은 필터에서 피부 세포, 타액, 머리카락 및 대변의 형태로 흘린 공기 중 환경 DNA를 추출하고 특정 프라이머, 분자 태그를 검토하여 그 결과를 온라인 참조 라이브러리와 다시 일치시켰죠.
이 연구의 수석 저자이자 캐나다 요크 대학의 분자 생태학 조교수인 Elizabeth Clare는 기존 인프라가 생물 다양성 연구에 활용될 수 있다는 것을 보여줌으로써 이번 발견이 “정말 흥미진진하다”고 말했다고 합니다.
Clare는 “이미 기반 시설이 가꾸어져 있으며 운영의 부산물로 무척 가치 있는 자료를 수취할 수 있다고 합니다.”라고 말 해요.
영국 환경청의 네트워크를 일임하는 국립물리연구소(National Physical Laboratory)의 수석 과학자 앤드류 브라운(Andrew Brown)에 기초하면 이는 기존 및 기존 대기질 네트워크가 생물다양성 데이터의 미개척 소스가 될 수 있다하는 것을 의미하고요.
Brown은 전 세계의 공기질 측정소가 고도로 규제되고 표준화된 기법으로 매일 또는 매주 데이터를 수집한다고 말하더라고요.
플로리다 대학의 연구원인 Mark McCauley는 공기 필터가 특정 위치에 어찌 종이 존재하는지에 대한 값진 정보를 전파할 이것만이 아니라 과학자들이 “이러한 종의 전환가 지리적 및 시간적 규모에서 어떻게 발생하여 요새까지 예측하지 못해보셨을 것”이라고 말했습니다.
공기 필터가 보급는 주기적인 모니터링은 “생물다양성 과학에서 전례가 없는 것”이며 과학자들이 동물 개체군의 역학을 탐구하고 시간이 지나감에 따라 어떻게 변신하는지 검토할 있으므로 종 전환를 파악하는 데 중요하다고 Clare는 말하더라고요.
단일 샘플과 달라서 이러한 반복 측정은 “해당 공간에서 발생하는 일에 대한 완전한 그림을 전파”할 수 있다고 Clare는 말 해요. “[특정] 인구의 이동, 신기로운 종의 안착 또는 기후 변경로 인한 지형 변환를 감지할 수 있고요.”
현재 생물다양성 모니터링의 문제점은 계통적인 방법이 없다는 점이라고 Littlefair는 말하더라고요. 예를 들어 영국에서는 과학자들이 종을 모니터링하기 위함으로 “시민 과학자”가 수집한 데이터에 크게 의존하고요. 이것은 나비와 새와 같은 “카리스마 종”에 효과가 있다고하지만 덜 인기 있고 식별하기 쉽지 않은 균류 및 야행성 동물과 같은 다른 종에 대한 기록이 좋지 않다고 그녀는 말하고요.
Littlefair는 “이러한 [대기질] 네트워크에서 얻은 환경 DNA의 매우 좋은 점은 우리가 원하는 모든 분류군을 찾는 데 사용할 수 있다는 점이라고 합니다.”라고 Littlefair는 말하고요.
그리하나 Clare는 사람의 몸 크기와 활동이 DNA 샘플링에 미치는 영향과 같은 “많은 미지수”가 아직도 있다고 경고하고요. 그렇지만 가정은 모든 종이 DNA를 흘리며 “범위 내에 있다면 뭔가를 감지할 동등한 확률을 가져야 한다”고 그녀는 말하고요.
처음보는 연구는 공기 중 입자가 종을 식별하는 데 도움될 있는지 가능성을 조사한 첫 번째 연구가 아니에요. Clare와 다른 과학자들의 2022년 연구에 기초하면 동물원의 공기에는 그곳에 살고있는 동물을 식별할 수 있는 넉넉한 환경 DNA가 망라되어 있다고 합니다 . 그들은 호흡, 타액, 모피 및 대변을 비롯하여 동물이 흘리는 공기 중 DNA를 분석하고 코펜하겐 동물원에서 49종의 척추동물을 탐지했답니다.
공수 DNA는 과학자들이 “우리가 볼 수 없는 종들이 거기에 있음”을 감지할 수 있도록 해주므로 과학자들에게 쓸모가 있는 도구라고 이 연구의 수석 저자이자 코펜하겐 대학의 분자 생태학자인 Kristine Bohmann은 연구가 발표된 경우 말했다고 합니다 . 또한 카메라 트랩을 설치하던가 발궤적을 추적하는 것과 관계된 다른 생물 다양성 모니터링 방법보다 자원 집약적이며 가격이 적게 든다고 그녀는 말했어요.
스웨덴 예테보리 대학의 부교수인 Matthias Obst는 공기 필터를 동원하여 생물 다양성을 추적할 때 몇 가지 제한 사항이 있다고 말하더라고요. 이러한 스테이션은 아주 가끔 생물 다양성이 있는 장소에서 작동하지 않으면서 기존 방법의 경우보다 오 탐지율이 너무나 더 높을 여지가 있다고 그는 지적 해요. 예를 들어 필터는 지나가는 새나 바람에 날리는 먼지에서 DNA를 터득할 수 있어요.
“우리는 미리감치 나가서는 안 된다고 합니다.”라고 그는 말 해요. “환경 DNA 방법은 큰 잠재력을 소지하고 있겠으나 이 기사에는 “생물다양성 모니터링 인프라”에 대한 예증가 대개 없습니다.
Clare는 필터가 도시 환경에만 있는 것이 아니라 국립공원과 각가지 생물이 서식하는 권역에서 수시로 발견된다고 말 해요. 그녀는 이 연구가 국가들이 “요긴한 생태학적 관심”이 있는 처음보는 위치에 스테이션을 설치하고 공기 필터로 캡처한 DNA를 보존하고 보관할 수 있도록 장려할 수 있기를 기도 해요.
“방방곡곡에서 [공기 필터에 의해 묘득된] 환경 DNA는 대다수 단박 폐기된다 하였습니다. 이 파일럿 연구를 통해 우리는 이러한 샘플의 생태학적 가치를 보여줌으로 인해 데이터가 보관되고 연구되기를 기원합니다.”라고 그녀는 말하더라고요.