Le suivi de la pollution de l'air peut accidentellement aider les scientifiques à suivre la biodiversité.

La capacité de suivre les animaux et les plantes est en l'air - littéralement - grâce à l'aide d'une source inattendue.

À travers le monde, de nombreuses stations de contrôle de la qualité de l'air filtrent l'air à travers de petits disques en papier quotidiennement ou hebdomadairement, permettant aux scientifiques d'assurer que les concentrations de polluants dangereux tels que les métaux lourds sont en dessous de certains niveaux. Mais les filtres ramassent également de l'ADN végétal et animal qui a été dispersé dans le vent, rapportent les chercheurs le 5 juin dans Current Biology.

L'eDNA, abréviation pour l'ADN environnemental, sur ces filtres pourrait faire des stations de contrôle de la qualité de l'air une mine d'or d'échantillons cataloguant les animaux et les plantes locales. Ces enregistrements pourraient aider les chercheurs à suivre la biodiversité à une plus grande échelle que jamais auparavant et à attraper plus facilement les déclins d'espèces ou à suivre comment les écosystèmes évoluent globalement.

"C'est ce système incroyable qui existe déjà et nous l'utilisons efficacement pour un usage totalement nouveau", dit Elizabeth Clare, écologiste moléculaire à l'Université York de Toronto. Les installations sont largement répandues en Amérique du Nord et centrale, en Europe et en Asie, mais sont moins denses dans le Sud global.

"Il ne nous est jamais venu à l'esprit que ces filtres capturant de la matière particulaire pouvaient même être analysés pour l'ADN environnemental", dit James Allerton, scientifique de la qualité de l'air au National Physical Laboratory de Teddington, en Angleterre. Cela a changé quand Allerton a lu une histoire d'actualité sur deux études où des scientifiques ont aspiré de l'ADN animal dans l'air des deux zoos, l'un en Angleterre - dirigé par Clare - et l'autre au Danemark (SN: 1/18/22).

Apprendre la possibilité de capturer l'eDNA a suscité un "moment d'illumination", dit Allerton, et il a contacté Clare pour collaborer. Les installations de Teddington conservent leurs filtres de surveillance de la pollution pendant un an au cas où les scientifiques doivent effectuer une mesure répétée pour les métaux lourds, ce qui signifie qu'il pourrait y avoir une année d'eDNA à récupérer, a-t-il réalisé.

Clare, Allerton et des collègues ont analysé des filtres de Teddington qui ont été exposés à l'air ambiant pendant une heure, un jour ou une semaine. L'équipe a également examiné des filtres de huit mois provenant d'une station de contrôle de la qualité de l'air en Écosse, exposés chacun à l'air pendant une semaine.

Le matériel génétique dans les filtres a révélé la présence de plus de 180 types différents de faune locale, y compris des pins, des blaireaux, des chouettes, des champignons et des tritons. Ce volume est surprenant étant donné que les filtres et les conditions de stockage n'étaient pas conçus dans le but de l'eDNA, dit David Duffy, biologiste au laboratoire Whitney de la bioscience marine de l'Université de la Floride à St. Augustine. Que les chercheurs récupèrent autant d'eDNA à partir d'un système conçu pour surveiller la qualité de l'air montre à quel point l'ADN aérien est répandu et à quel point les données de biodiversité pourraient être à saisir.

Les filtres ont détecté beaucoup de vie végétale, même sur des disques exposés à l'air pendant seulement une heure. Les oiseaux et les mammifères, en revanche, étaient plus susceptibles de surgir dans des échantillons prélevés pendant des périodes plus longues. Cela est probablement dû au fait que les arbres sont stationnaires tandis que les animaux se déplacent constamment, il faut donc plus de temps pour les détecter, explique Clare.

Elle note que des échantillons plus anciens pourraient même exister. Il existe de nombreuses stations utilisant des filtres dans le monde, dont certaines n'ont jamais jeté les disques depuis leur ouverture. "Nous connaissons certains endroits où il y a potentiellement 50 ou 60 ans de stockage de ceux-ci", dit Clare. On ne sait pas si ces échantillons sont viables, mais l'idée de pouvoir suivre la biodiversité aussi loin en arrière est "incroyable".

Toutes les stations de contrôle de la qualité de l'air n'utilisent pas de filtres pour surveiller la pollution, dit Fabian Roger, écologiste à l'ETH Zurich. De nombreuses stations s'appuient sur des capteurs qui peuvent détecter les particules en suspension dans l'air en temps réel. Ces capteurs ne peuvent pas capturer de l'eDNA, le nombre d'installations appropriées pour extraire un tel matériau génétique variera donc d'un endroit à l'autre.

Mais les stations de contrôle de la qualité de l'air qui dépendent des filtres ont certainement un grand potentiel, dit Roger, qui étudie également comment les installations pourraient aider les efforts de biodiversité. Il dit que les chercheurs doivent maintenant déterminer l'utilité des informations génétiques. On ne sait pas à quel point l'ADN des filtres correspond à la faune locale, dit-il. On ignore également la distance à laquelle toute source d'ADN pourrait être, que ce soit à quelques pâtés de maisons, à quelques kilomètres ou même plus loin.

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Répondre à ces questions est une priorité, dit Clare. Néanmoins, "l'idée qu'il y a quelque chose qui a été collecté quotidiennement ou hebdomadairement, c'est tout simplement inouï dans notre discipline", dit-elle. "Et si [une station de contrôle de la qualité de l'air] a le potentiel de produire des données aussi riches encore et encore et encore, c'est une mine d'or incroyable d'informations sur la biodiversité que nous n'avons jamais remarquée."