Come trascinare un serbatoio di azoto liquido in Amazzonia ha contribuito a innescare la rivoluzione genetica dell'ornitologia

MUSEO NAZIONALE DI STORIA NATURALE

Quasi 40 anni fa, lo zoologo dello Smithsonian Gary Graves raccolse campioni di tessuti nella giungla che formarono il nucleo della collezione di DNA del museo.

Jack Tamisiea

Nel 1986, l'ornitologo Gary Graves e un team di biologi dello Smithsonian scesero in un tratto remoto del bacino amazzonico del Brasile alla ricerca di uccelli. Nelle sette settimane successive, Graves contrasse un caso di malaria, fece il bagno in affluenti brulicanti di piranha e sopportò molte delle altre difficoltà che avevano afflitto gli esploratori della regione per secoli.

Ma gli uccelli ne hanno valso la pena. La foresta amazzonica ospita più di 1.500 specie di uccelli, tra cui are multicolori, tucani dal becco largo, trogoni radiosi e robuste aquile arpie. Graves raccolse campioni di cuore, fegato e muscoli dai diversi uccelli che incontrò durante la spedizione. Per mantenere i campioni di tessuto freschi nella natura afosa, li conservò in un serbatoio di azoto liquido che aveva trasportato in Amazzonia.

Graves, ora curatore degli uccelli presso il Museo Nazionale di Storia Naturale, aveva raccolto una miniera d'oro di dati genetici dalla giungla. Aveva progettato di analizzare gli estratti di tessuto utilizzando l'elettroforesi proteica, una tecnica allora all'avanguardia per separare le proteine ​​in base alla loro dimensione utilizzando una carica elettrica. Nel 1986, le tecniche di laboratorio approfondite per sequenziare il DNA non erano ancora state inventate.

La mancanza di tecniche di sequenziamento del genoma accessibili e accurate ha oscurato per decenni il vero valore di questi campioni. Ma con il miglioramento dei processi di sequenziamento del DNA, Graves e i suoi colleghi furono finalmente in grado di realizzare il potenziale scientifico dei campioni raccolti in quella fatidica spedizione: “Non avresti mai immaginato che questi piccoli tubi di tessuto congelato che ho riportato indietro per quasi una vita intera fa alla fine sarebbe utile per qualcosa del genere", ha detto Graves.

Oggi, potrebbe non esserci un deposito di DNA sulla Terra più grande del Museo Nazionale di Storia Naturale

Negli anni trascorsi dal lancio del progetto B10K nel 2015, Graves e i suoi colleghi hanno pubblicato una serie di articoli che delineano i genomi di circa 363 specie di uccelli e oltre. Ciascuno di questi set di dati genetici è pubblicamente disponibile per i ricercatori di tutto il mondo per essere utilizzato nei propri studi. Mentre costruiscono questo vasto archivio genetico, i ricercatori del B10K sono stati in grado di porre domande su larga scala su come gli uccelli hanno risposto ai cambiamenti ambientali del passato, il che potrebbe fornire indizi su come si comporterà la fauna piumata in futuro.

Negli ultimi mesi, Graves e i suoi colleghi hanno pubblicato un paio di articoli negli Atti della National Academy of Sciences e in Nature Ecology and Evolution che utilizzano la genetica per dedurre come 263 diverse specie di uccelli hanno risposto ai cambiamenti climatici negli ultimi milioni di anni. Il team ha misurato tratti specifici come le dimensioni del corpo, il numero di uova e la lunghezza del becco per le diverse specie di uccelli. Hanno poi utilizzato i dati genetici per modellare le fluttuazioni delle popolazioni di ciascun uccello negli ultimi milioni di anni.

Secondo Graves, ciò ha permesso loro di fare osservazioni su quali caratteristiche fossero benefiche in specifiche condizioni climatiche. "È un modo per ottenere informazioni su cosa potremmo aspettarci se la terra si surriscalda o si raffredda fino ai livelli osservati in un lontano passato e come ciò potrebbe influenzare queste comunità di uccelli", ha detto Graves. “Se sappiamo cosa è successo in passato, potremmo essere in grado di prevedere cosa aspettarci in futuro”. Ad esempio, hanno scoperto che circa 130.000 anni fa gli uccelli di grossa taglia dovettero sudare per un intenso periodo di riscaldamento che avvantaggiò ampiamente gli uccelli più piccoli.

Per Graves, le domande a cui si potrebbe rispondere utilizzando questi set di dati genetici sono infinite. Con i genomi di oltre 2.000 specie aggiuntive attualmente in fase di sequenziamento, il suo team collaborativo prevede di incorporare ancora più specie in questi modelli per fornire un quadro per il futuro di tutto, dalle otarde ai diamanti mandarini in tutto il mondo.