대기 오염 센서가 야생 동물을 찾는 방법

전 세계적으로 생물 다양성을 추적하는 것은 엄청나게 어렵습니다. 국가 모니터링 프로그램은 매우 다양하며, 수집된 데이터의 대부분은 불규칙하고 공개적으로 공유되는 데이터는 거의 없습니다.

그러나 과학자들은 놀라운 해결책을 발견했을 수도 있습니다. 즉, 대기 오염을 모니터링하기 위해 이미 전 세계에서 사용되는 필터입니다.

이러한 장치는 수십 년 동안 의도치 않게 동물과 식물로부터 많은 양의 환경 DNA를 포착해 왔습니다. 과학자들은 이것이 과거와 미래의 생물 다양성 변화를 이해하는 데 도움이 될 수 있다고 말합니다.

캐나다와 영국 과학자들의 새로운 연구에 따르면 대기 질을 모니터링하는 관측소는 2021년과 2022년에 동물과 식물로부터 대규모 DNA 배열을 실수로 수집한 것으로 나타났습니다. 수집된 데이터는 전 세계적으로 "생물 다양성을 추적하고 모니터링하는 데 있어 절대적인 게임 체인저"가 될 수 있다고 말합니다.

테스트 사례에서 과학자들은 2021년 9월부터 10월, 2022년 4월과 5월까지 스코틀랜드와 런던에 위치한 공기질 필터를 통해 180종 이상의 다양한 식물, 곰팡이, 곤충, 포유류 및 양서류로부터 환경 DNA를 회수했습니다. 과학자들은 연구에서 전국 규모의 고해상도 생물 다양성 데이터를 수집할 수 있는 엄청난 기회를 제공한다고 결론지었습니다.

연구 공동저자 중 한 명이자 런던 퀸메리대학교 생물학 강사인 조앤 리틀페어(Joanne Littlefair)는 “우리는 단 두 개의 장비에서 180개 이상의 분류군을 성공적으로 식별해 너무 놀랐다”고 말했다. 동물에는 작은 올빼미, 매끈한 영원, 80종의 다양한 나무와 식물이 포함되었습니다. 연구자들은 초기 샘플링에서 특이한 종이나 개체군 이동을 식별하지 못했습니다. 그들은 이것이 수집된 DNA가 지역적이며 "다른 대륙에서 불어오는 것이 아님"을 보여준다고 말합니다.

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이번 연구에서 과학자들은 필터에서 피부 세포, 타액, 머리카락 및 대변 형태로 배출되는 공기 중 환경 DNA를 추출하고 특정 프라이머, 분자 태그를 분석하여 결과를 온라인 참조 라이브러리와 일치시켰습니다.

이번 연구의 주저자이자 캐나다 요크대학교 분자생태학 조교수인 엘리자베스 클레어(Elizabeth Clare)는 이번 연구 결과가 생물다양성 연구에 기존 인프라를 활용할 수 있다는 점을 보여주었기 때문에 “정말 흥미롭다”고 말했습니다.

Clare는 "이미 기반 시설이 갖춰져 있고 운영의 부산물로 믿을 수 없을 정도로 귀중한 자료를 수집할 수 있습니다"라고 말합니다.

영국 환경청의 네트워크를 관리하는 국립 물리 ​​연구소(National Physical Laboratory)의 수석 과학자 Andrew Brown에 따르면 이는 기존 및 확립된 대기 질 네트워크가 생물 다양성 데이터의 거대한 미개척 소스가 될 수 있음을 의미합니다.

Brown은 전 세계 대기 품질 측정소가 고도로 규제되고 표준화된 방식으로 매일 또는 매주 데이터를 수집한다고 말합니다. 즉, "매일 똑같은 방식으로 정확히 동일한 것을 수집"한다는 의미입니다.

환경 DNA는 기존 방법으로는 식별하기 어려운 곰팡이와 같은 종을 모니터링하는 데 도움이 될 수 있습니다(제공: Craig Joiner / Getty Images)

플로리다 대학교 연구원인 마크 맥콜리(Mark McCauley)는 공기 필터가 특정 위치에 어떤 종이 ​​존재하는지에 대한 중요한 정보를 제공할 뿐만 아니라 과학자들이 "이러한 종의 변화가 지리적, 시간적 규모에서 어떻게 발생하는지 분석할 수 있게 해준다"고 말합니다. 최근까지만 해도 예측하지 못했을 것"이라고 말했다.

공기 필터가 제공하는 정기적인 모니터링은 "생물 다양성 과학에서 전례가 없는 일"이며 과학자들이 동물 개체군의 역학을 연구하고 시간이 지남에 따라 어떻게 변화하는지 확인할 수 있으므로 종의 변화를 이해하는 데 중요하다고 Clare는 말합니다.

단일 샘플과 달리 이러한 반복 측정은 "해당 지역에서 일어나는 일에 대한 완전한 그림을 제공"할 수 있다고 Clare는 말합니다. "[특정] 개체군의 이동, 새로운 종의 출현 또는 기후 변화로 인한 변화하는 풍경을 감지할 수 있습니다."