Un progetto innovativo punta a creare i codici a barre del DNA per ogni specie del Costa Rica

Oggettivamente molti ambientalisti iniziano la loro carriera con grandi ambizioni. Ma con l’avanzare dell’età, e delle loro carriere, è comprensibile che tali ambizioni (specialmente nell’era dell’Antropocene) si riducano. Il salvataggio di una foresta o di una specie inizia a sembrare un obiettivo abbastanza complesso (e in molti casi è proprio così). Ciò non vale però per Daniel Janzen e Winifred Hallwachs. Con il passare degli anni e lo sviluppo dell’esperienza professionale, le loro ambizioni sono aumentate.

Janzen e Hallwachs sono ora in procinto di dare il via a qualcosa che non ha precedenti, paragonabile solo all’attività di Carl Linnaeus che, nella metà del 1700, ha iniziato la classificazione sistematica delle specie. In un progetto chiamato BioAlfa, cercheranno di identificare tutte le specie presenti in un Paese. Non si tratta di un Paese temperato, dalla biodiversità limitata, ma uno Stato in cui è presente una giungla, brulicante di vita e ricca dal punto di vista della biodiversità: il Costa Rica.

Un tale sforzo imponente è immaginabile soltanto grazie ai progressi della tecnologia genetica. Ora, affermano Janzen e Hallwachs, tutto ciò di cui hanno bisogno sono i finanziamenti, le risorse e la manodopera per iniziare a studiare tutte le specie di tale Stato del Centro America, dalle libellule ai funghi, dai bruchi ai licheni.

“Nessun Paese tropicale ha veramente idea di cosa contengano le sue aree naturali rimanenti, siano esse parchi nazionali riconosciuti… o aree naturali per altri motivi”, mi ha scritto Janzen, facendo notare che BioAlfa è l’abbreviazione di BioAlfabetizado, che in italiano significa “istruito dal punto di vista della biologia”.

Janzen, biologo dell’evoluzione della University of Pennsylvania (USA), e la sua compagna, Hallwachs, esperta in ecologia tropicale, sono molto noti per la loro attività finalizzata all’istituzione e al ripristino innovativo dell’area protetta di Guanacaste (“Área de Conservación Guanacaste”, ACG) in Costa Rica. Ora intendono però sfruttare ciò che hanno ottenuto in tale contesto, tra cui i considerevoli risultati riguardanti le tassonomie, e applicarlo a tutto il Paese.

“Quando il Costa Rica inizierà a conoscere in modo approfondito i milioni di organismi pluricellulari che ospita (cosa sono, cosa fanno, dove si trovano, come trovarli) e a mettere tali conoscenze su Internet a disposizione del pubblico sarà il primo Paese tropicale a divenire veramente istruito dal punto di vista della biologia”, scrive Janzen aggiungendo che, “TUTTO ciò è un servizio pubblico, in modo analogo a quanto avviene insegnando ai bambini a leggere durante il primo anno di scuola e rendendo una biblioteca accessibile a tutti”.

Negli ultimi 270 anni circa, gli scienziati di tutto il mondo hanno complessivamente descritto 2 milioni di specie. Janzen ritiene che il piccolo Paese del Costa Rica, con dimensioni solo due volte superiori a quelle della Sicilia, ospiti oltre un milione di specie di organismi pluricellulari. Afferma inoltre che basterebbero solo circa dieci anni di lavoro per conoscere la maggior parte di tali organismi e fornire tali informazioni al pubblico online. A tal fine, Janzen e Hallwachs hanno sottoscritto un accordo con il presidente del Costa Rica, Carlos Alvarado, con cui BioAlfa è divenuto un progetto di “rilevanza nazionale” ed è stato garantito che tutti i codici a barre dei DNA ottenuti siano di pubblico dominio.

“È un’iniziativa che nessun altro Paese tropicale ha avviato prima d’ora in favore della propria biodiversità”, afferma Janzen.

Quindi, come pensano di procedere? Come possono identificare tutte quelle centinaia di migliaia di specie che sono riuscite a passare inosservate per quasi 300 anni?

Risposta: assegnando rapidamente dei codici a barre genetici.

Il potenziale dei codici a barre

Ecco come funziona: gli scienziati e chi lavora sul campo (chiunque abbia interesse e un know-how adeguato) raccolgono campioni in Costa Rica. Per tali campioni vengono poi generati codici a barre che ne rappresentano il DNA: invece di leggere l’intero filamento, gli esperti analizzano un filamento molto corto in un’area del DNA prestabilita che permette di distinguere una specie dall’altra. In sostanza, ciò fornisce una “denominazione” genetica delle specie da inserire in una banca dati.

“[I codici a barre dei DNA] indicano l’esistenza di sei specie di giraffe, tre specie di orche, due specie di elefanti africani e che l’Apanteles leucostigmus è in realtà un insieme di 39 specie differenti che sono state catalogate con una denominazione generica per 113 anni”, afferma Janzen. “Indicano quale specie di zanzara ti ha appena punto e che tipo di malattia stava trasmettendo con la sua saliva o il sangue. Permettono di capire che il “Red Snapper” acquistato nel mercato del pesce di Londra comprende 22 specie di pesci e che il sushi di tonno alalunga per cui avete pagato 100 dollari in un ristorante di New York è in realtà tilapia da allevamento”.

Dalla metà degli anni 2000, nel contesto delle attività per il Centre for Biodiversity Genomics (CBG), gestito dalla University of Guelph (Canada), Janzen e Hallwachs hanno già rilevato i codici a barre di circa mezzo milione di campioni che rappresentano circa 50.000 specie. Continuano a inviare campioni al CBG per la rilevazione dei codici a barre e i dati vengono memorizzati nella banca dati dei codici a barre delle specie, Barcode of Life Data System (BOLD).

BioAlfa richiederebbe però un considerevole aumento del numero di campioni raccolti ed esaminati in Costa Rica. Il programma punta ad assegnare codici a barre a milioni di esemplari nell’arco di 10 anni. Janzen ritiene che la nuova tecnologia renda tutto ciò più semplice.

Egli afferma che presto dovrebbe essere disponibile “un generatore di codici a barre personale, che non utilizza reagenti, tascabile, estremamente economico e riutilizzabile”. Ha dichiarato che un prodotto di questo tipo è “in piena fase di sviluppo” presso varie aziende. Tale generatore di codici a barre personale potrebbe essere connesso alle reti Wi-Fi ed essere potenzialmente in grado di identificare le specie in tempo reale. Un giorno, tali generatori di codici a barre potrebbero essere nelle tasche dei 5 milioni di persone che vivono in Costa Rica.

Secondo Janzen, in 10 anni di intense attività di raccolta e assegnazione di codici a barre potrebbe essere possibile identificare circa l’80-90% delle specie presenti nel Paese.

“In teoria è possibile catalogare tutte le specie ma, come avviene con qualsiasi programma di campionamento, il lavoro non finisce mai”, afferma.

Tuttavia, con la catalogazione di una quantità simile di specie del Costa Rica (la maggior parte delle quali sono funghi, nematodi e artropodi, cioè insetti e aracnidi) si giungerebbe a un risultato a cui nessun altro Paese si è mai avvicinato prima. L’iniziativa farebbe parte di BIOSCAN, progetto internazionale dell’organizzazione International Barcode of Life, che punta ad aumentare in modo significativo l’utilizzo dei codici a barre dei DNA delle specie viventi di tutto il mondo, ma quest’ultima non è minimamente paragonabile all’iniziativa progettata da Janzen.

Il ricercatore afferma inoltre che cambierebbe per sempre il modo in cui i cittadini del Costa Rica percepiscono il loro Paese.

Scoperta di nuove specie

Secondo Janzen, la scoperta di milioni di specie presenti in Costa Rica (sapere “chi” sono, dove si trovano, quanto sono diffuse e con quali altre specie interagiscono) trasformerà il modo in cui il Costa Rica considera i suoi ecosistemi naturali.

“Sicuramente, finora è stato raccolto o toccato (in modo non distruttivo) al massimo solo il 10% delle forme di vita esistenti in Costa Rica”, scrive Janzen.

Lo studio prevederà inizialmente la sola rilevazione delle varie forme di vita presenti nel Paese e proseguirà con la valutazione di nuove possibilità su più ampia scala.

“BioAlfa democratizzerà la biodiversità, il vero tesoro del Costa Rica”, afferma Frank Joyce, direttore del programma di studio all’estero della University of California (“Education Abroad Program“, EAP) per il Costa Rica, che collabora con Janzen e Hallwachs da decenni. “La natura selvaggia e le persone beneficeranno entrambe del programma BioAlfa e dei risultati che permetterà di ottenere. Immaginate di disporre di un enorme magazzino con un milione di articoli sanitari differenti. Come potrebbero essere utili se non sappiamo né dove cercarli né cosa contiene il magazzino?”

Janzen prevede che le conoscenze ottenute possano essere impiegate in quasi tutti i settori del Costa Rica: nella sanità e nei prodotti farmaceutici, nell’istruzione, nell’agricoltura, nella ricerca, nel turismo, nelle attività di impollinazione e di controllo dei parassiti nonché per fini di elaborazione delle normative.

“L’elenco continua e comprende fondamentalmente tutte le attività umane”, afferma e aggiunge che “[è] come chiedere a un bambino di cinque anni di parlarti dei ‘benefici’ dell’andare a scuola”.

Alla fine, dice Janzen, i cittadini del Costa Rica saranno in grado di trovare modi nuovi e migliori per sfruttare il patrimonio biologico che hanno a disposizione senza distruggerlo.

Oltre il Costa Rica

Marilyn Gonzalez Herrera ha sentito parlare per la prima volta di BioAlfa in Norvegia l’estate scorsa, durante l’ottava conferenza dell’International Barcode of Life e, in quanto ricercatrice in campo genetico presso l’istituto di ricerca delle risorse biologiche Alexander von Humboldt di Bogotà (Colombia), ne è rimasta subito incuriosita.

“Mi è piaciuta molto l’idea della democratizzazione pratica della conoscenza”, afferma. La Colombia è una delle nazioni con maggiore biodiversità del mondo. 22 volte più grande del Costa Rica, dispone di una ricchezza dal punto di vista della biodiversità così elevata che, in tutto il mondo, solo il Brasile può reggerne il confronto.

Dopo la conferenza in Norvegia, sono nate rapidamente nuove idee. Janzen e Hallwachs si sono recati in Colombia in ottobre per approfondire la questione. Successivamente, in febbraio, alcuni ricercatori e funzionari governativi colombiani sono andati da Janzen e Hallwachs nell’ACG, in Costa Rica, per vedere di persona ciò che svolgono.

“È stato stimolante vedere sul campo ciò che svolge BioAlfa e constatare il risultato di decenni di attività tese a sviluppare capacità e conoscenze e sensibilizzare le persone alla biodiversità”, ha dichiarato Gonzalez Herrera.

Probabilmente, uno degli aspetti più importanti di BioAlfa è che si tratta in realtà di un progetto pilota: se funzionasse, potrebbe essere facilmente replicato in altri Paesi tropicali. Inoltre, se le previsioni dei suoi promotori si dimostrassero corrette, potrebbe essenzialmente cambiare il modo in cui valutiamo, monitoriamo e conosciamo i milioni di specie che condividono il pianeta con noi.

“I programmi come BioAlfa sono opportunità per sensibilizzare gli attori locali alla biodiversità che li circonda e per promuoverla come fonte alternativa di sostentamento”, afferma Gonzalez Herrera riferendosi al rapido aumento del tasso di deforestazione in Colombia. Afferma che sebbene siano molti i motivi che portano alla distruzione delle foreste, uno dei “principali” è la “svalutazione della biodiversità”.

“Se vogliamo essere sicuri di poter convivere con le altre specie, dobbiamo mettere in contatto tutti i settori della società e BioAlfa agisce in tal senso”, aggiunge.

Gonzalez Herrera ha dichiarato che la Colombia sta prendendo l’idea sul serio e sta valutando l’attuazione di progetti pilota “che possano mettere in contatto le comunità locali con le imprese locali, gli enti statali e le università della regione”.

Janzen ha dichiarato che ora sta cercando di raccogliere fondi per avviare progetti in Colombia e in Costa Rica.

“Nel complesso, l’obiettivo consiste ovviamente nell’avviare un progetto BioAlfa anche in Colombia … Speriamo naturalmente che la diffusione dell’iniziativa BioAlfa avvenga direttamente tra i Paesi tropicali del Sud del mondo ricchi di biodiversità per il bene di questi ultimi e che non avvenga in un modo imposto dall’alto, dal Nord industrializzato”, ha aggiunto.

Una biblioteca della biodiversità

Utilizzando una metafora di Janzen, l’obiettivo ultimo consiste nel creare una biblioteca della biodiversità in cui, in modo analogo alle biblioteche, la conoscenza sia libera e disponibile per tutti. Janzen ritiene che ciò rivoluzionerà il modo in cui il Costa Rica, già noto come uno dei Paesi più “verdi” della Terra, valorizzerà il suo patrimonio biologico.

“In altre parole, non si tratta di inserire un’enorme quantità di specie diverse in un parco nazionale e di tenerle al sicuro proteggendole con armi e riconoscimenti vari ma di far conoscere le specie selvatiche alle comunità proprio come avviene con la lettura e la scrittura”, afferma.

Per molti aspetti, BioAlfa è già iniziato. Janzen lo ha sperimentato in varie situazioni nell’ACG negli ultimi 35 anni e utilizza la codifica a barre del DNA da circa 20 anni. Janzen e Hallwachs hanno già sottoscritto dei partenariati con il governo del Costa Rica e hanno inaugurato una sede centrale di BioAlfa nella capitale, San José, con circa 5 milioni di dollari già stanziati o promessi.

Il progetto richiede però ancora ingenti finanziamenti: secondo Janzen sono necessari in tutto circa 100 milioni di dollari, di cui metà per la generazione dei codici a barre e le risorse di base come i veicoli e la manodopera retribuita, un quarto a titolo di dotazione permanente e l’ultimo quarto per i contributi di minore entità finalizzati all’applicazione delle conoscenze acquisite.

“BioAlfa non ha bisogno di un finanziamento unico da 100 milioni per iniziare, ma è necessario avere la certezza di ricevere costantemente i fondi nel corso degli anni”, afferma Janzen parlando del futuro.

Immaginiamo questa situazione: un giorno un bambino delle zone rurali del Costa Rica trova un insetto morto. Ne viene staccata una zampa e inserita nel generatore portatile di codici a barre dei DNA. Un minuto dopo, il dispositivo comunica il nome della specie grazie a una banca dati mondiale. Il bambino quindi cerca la specie dell’insetto, lo stato di conservazione e le caratteristiche dell’habitat; vede un’immagine dell’insetto dopo essersi trasformato in falena. Il dato, rilevato in una piccola fattoria nelle colline coperte da foreste del Costa Rica, viene aggiunto alla banca dati e fornisce un nuovo dato geografico su questa specie, favorendone lo studio futuro (e introducendo una nuova voce nella biblioteca della biodiversità del Costa Rica che comprende milioni di registri).

Il presente articolo fa parte della serie in corso a cura di Jeremy Hance per Mongabay dal titolo “Salvare la vita sulla Terra: notizie sulla natura”, per leggere gli altri articoli visita questa pagina (inglese).

Articolo originale: https://news.mongabay.com/2020/04/bold-project-hopes-to-dna-barcode-every-species-in-costa-rica/