Perangkat pemantau polusi udara ternyata dapat melacak DNA spesies di lingkungan sekitarnya

Sebuah studi baru menemukan bahwa filter pada perangkat di stasiun pengukur kualitas udara secara tidak sengaja menangkap DNA dari lingkungan sekitarnya.

Mungkinkah ini membantu upaya untuk melindungi keanekaragaman hayati di dunia?

Melacak keanekaragaman hayati di dunia bukanlah sesuatu yang mudah; program pemantauan nasional di setiap negara sangat berbeda. Sebagian besar data yang dikumpulkan tidak konsisten dan hanya sedikit yang dibagikan secara publik.

Tetapi para ilmuwan mungkin telah menemukan solusi yang mengejutkan, yakni melalui filter-filter yang telah digunakan di seluruh dunia untuk memantau polusi udara.

Perangkat ini selama beberapa dekade secara tidak sengaja menangkap sejumlah besar DNA di lingkungan dari hewan dan tumbuhan.

Menurut para ilmuwan, temuan ini dapat dimanfaatkan untuk membantu memahami perubahan keanekaragaman hayati di masa lalu dan masa depan.

Sebuah studi baru yang dilakukan para peneliti Kanada dan Inggris menemukan bahwa stasiun-stasiun pemantau kualitas udara secara tidak sengaja mengumpulkan sejumlah besar DNA dari hewan dan tumbuhan di lingkungan sekitarnya pada tahun 2021 dan 2022.

Data yang terkumpul disebut dapat "mengubah pendekatan melacak dan memantau keanekaragaman hayati" di seluruh dunia.

Mengumpulkan data

Dalam uji coba, para ilmuwan memulihkan DNA lingkungan dari lebih 180 tumbuhan, jamur, serangga, mamalia, dan amfibi yang berbeda yang didapat dari filter kualitas udara di Skotlandia dan London sejak September- Oktober 2021 serta April-Mei 2022.

Para ilmuwan kemudian menyimpulkan bahwa infrastruktur pemantauan udara "mungkin menunjukkan peluang luar biasa untuk mengumpulkan data keanekaragaman hayati beresolusi tinggi pada skala nasional".

"Kami sangat terkejut ketika berhasil mengidentifikasi lebih dari 180 taksa hanya dari dua instrumen," kata Joanne Littlefair, salah satu penulis studi dan dosen ilmu biologi di Queen Mary University of London.

Hewan-hewan itu termasuk burung hantu kecil, smooth newts, dan 80 jenis pohon dan tanaman berbeda.

Para peneliti tidak mengidentifikasi spesies yang tidak biasa atau pergerakan populasi dalam pengambilan sampel awal mereka.

Mereka mengatakan ini menunjukkan bahwa DNA yang dikumpulkan bersifat lokal dan "tidak berasal dari kontinen lain".

Dalam studi tersebut, para ilmuwan mengekstraksi DNA lingkungan di udara dalam bentuk sel kulit, air liur, rambut dan kotoran dari filter kemudian menganalisis primer spesifik, penanda molekuler. Setelah itu, hasilnya dicocokkan kembali ke perpustakaan referensi online.

Elizabeth Clare, penulis utama studi dan asisten profesor ekologi molekuler di York University di Kanada, mengatakan temuan ini "sangat menarik" karena menunjukkan bahwa infrastruktur yang ada dapat dimanfaatkan untuk penelitian keanekaragaman hayati.

"Sudah ada infrastruktur yang tersedia dan kami dapat mengumpulkan material yang sangat berharga sebagai produk sampingan dari operasionalnya," kata Clare.

Artinya, jaringan pemantau kualitas udara yang sudah berdiri dapat menjadi sumber besar data keanekaragaman hayati yang belum dimanfaatkan, kata Andrew Brown, ilmuwan utama di National Physical Laboratory yang mengelola jejaring untuk Badan Lingkungan Inggris.

Menurut Brown, pusat pemantau kualitas udara di seluruh dunia mengumpulkan data setiap hari atau setiap minggu dengan cara yang sangat teratur dan terstandarisasi.

Artinya, alat-alat itu "mengumpulkan hal yang persis sama dengan cara yang persis sama hari demi hari".

Peneliti University of Florida, Mark McCauley mengatakan filter udara tidak hanya membantu memberi informasi penting tentang spesies mana yang ada di lokasi tertentu, tetapi juga memungkinkan para ilmuwan untuk menganalisis "bagaimana perubahan spesies ini terjadi pada skala geografis dan temporal yang mungkin tak terduga sampai baru-baru ini".

Pemantauan rutin yang disediakan oleh filter udara "tidak pernah terdengar dalam ilmu keanekaragaman hayati".

Oleh sebab itu, Claire menilai penting untuk memahami perubahan spesies karena memungkinkan para ilmuwan untuk mempelajari dinamika populasi hewan dan melihat bagaimana mereka berubah dari waktu ke waktu.

Pengukuran berulang semacam itu dapat "memberikan gambaran lengkap tentang apa yang terjadi di area tersebut", kata Clare.

"Kami mungkin mendeteksi migrasi populasi [tertentu], kedatangan spesies baru, atau lanskap yang bergeser [karena] perubahan iklim."

Sementara menurut Littlefair, persoalan dalam pemantauan keanekaragaman hayati saat ini adalah tidak ada metode sistematis untuk melakukannya.

Di Inggris, misalnya, para ilmuwan sangat bergantung pada data yang dikumpulkan oleh "ilmuwan warga" untuk memantau spesies.

Upaya ini berhasil untuk "spesies karismatik", seperti kupu-kupu dan burung, tetapi tidak pada spesies lain seperti jamur dan hewan nokturnal yang kurang populer dan sulit diidentifikasi.

"Hal luar biasa tentang DNA lingkungan dari jaringan [kualitas udara] ini adalah kita bisa menggunakannya untuk pergi dan mencari kelompok taksonomi yang kita inginkan," kata Littlefair.

Namun Clare memperingatkan bahwa masih ada banyak hal yang belum diketahui, seperti dampak ukuran tubuh dan aktivitas spesies pada pengambilan sampel DNA.

Namun, asumsinya adalah bahwa semua spesies melepaskan DNA dan bahwa "kita seharusnya memiliki kemungkinan yang sama untuk mendeteksi sesuatu yang ada dalam jangkauan," katanya.

Studi baru ini bukan yang pertama mengamati apakah partikel di udara dapat membantu mengidentifikasi spesies.

Sebuah studi tahun 2022 oleh Clare dan ilmuwan lain menemukan bahwa udara di kebun binatang mengandung DNA lingkungan yang cukup untuk mengidentifikasi hewan yang tinggal di sana.

Mereka menganalisis DNA di udara yang ditumpahkan oleh hewan, termasuk napas, air liur, bulu, serta feses, dan berhasil mendeteksi 49 spesies vertebrata di Kebun Binatang Kopenhagen.

DNA di udara berguna bagi para ilmuwan karena memungkinkan mereka mendeteksi "spesies yang tidak bisa kita lihat berada di lingkungan itu", kata penulis utama studi dan ahli ekologi molekuler di University of Copenhagen, Kristine Bohmann ketika studi tersebut diterbitkan.

Cara ini juga menggunakan sumber daya yang lebih sedikit dan lebih murah dibandingkan metode pemantauan keanekaragaman hayati lainnya yang melibatkan pemasangan jebakan kamera atau pelacakan jejak kaki.

Matthias Obst, profesor madya di University of Gothenburg di Swedia, mengatakan ada sejumlah keterbatasan ketika melacak keanekaragaman hayati menggunakan filter udara.

Pusat-pusat pengukur polusi udara ini seringkali tidak beroperasi di tempat-tempat keanekaragaman hayati.

Obst juga menyoroti kemungkinan ada tingkat positif palsu yang jauh lebih tinggi dibandingkan metode konvensional.

Filter-filter ini bisa saja menangkap DNA dari burung yang lewat atau debu yang tertiup angin ke sana.

"Kita juga harus bersabar," tutur Obst.

"Metode DNA di lingkungan memiliki potensi besar tetapi ada sedikit bukti dalam artikel ini mengenai infrastruktur pemantauan keanekaragaman hayati."

Clare mengatakan filter-filter itu tidak hanya terletak di perkotaan, tetapi juga sering ditemukan di taman nasional dan kawasan dengan keanekaragaman hayati.

Dia berharap penelitian ini dapat memberi insentif kepada negara-negara untuk mendirikan pusat pemantauan di lokasi baru dengan "kepentingan ekologis yang signifikan" demi melestarikan dan mengarsipkan DNA yang ditangkap oleh filter udara.

"Di banyak tempat, DNA lingkungan [yang ditangkap oleh filter udara] langsung dibuang. Dengan studi percontohan ini kami telah menunjukkan nilai ekologis dari sampel ini, jadi kami berharap datanya akan diarsipkan dan dipelajari," katanya.

Bagi Clare, hal itu mungkin saja bisa membuktikan adanya 'harta karun' yang luar biasa.

--

Anda dapat membaca artikel versi bahasa Inggris berjudul How air pollution sensors can track wildlife di BBC Future.