Ils testent une « machine à remonter le temps » centenaire pour en savoir plus sur la biodiversité

Des scientifiques ont réalisé la première preuve de concept d’une « machine à remonter le temps » à ADN pour faire la lumière sur un siècle de changements environnementaux dans un lac et son impact sur la biodiversité.

Leur approche, qui utilise l’IA appliquée à la biodiversité sur la base de l’ADN, des variables climatiques et de la pollution, pourrait aider les régulateurs à protéger les niveaux de biodiversité existants de la planète, voire à les améliorer.

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Des chercheurs de l’Université de Birmingham, en collaboration avec l’Université Goethe de Francfort, ont utilisé des sédiments du fond d’un lac au Danemark pour reconstruire une bibliothèque centenaire sur la biodiversité, la pollution chimique et les niveaux de changement climatique. Ce lac a une histoire bien documentée de changements dans la qualité de l’eau, ce qui en fait une expérience naturelle parfaite pour tester la machine à remonter le temps de la biodiversité.

En publiant leurs découvertes dans eLife, les experts révèlent que les sédiments contiennent un enregistrement continu de signaux biologiques et environnementaux qui ont changé au fil du temps, depuis les environnements (semi) vierges du début de la révolution industrielle jusqu’à nos jours.

L’équipe a utilisé l’ADN environnemental (matériel génétique laissé par les plantes, les animaux et les bactéries) pour dresser un portrait de l’ensemble de la communauté d’eau douce. Avec l’aide de l’IA, ils ont analysé les informations, ainsi que les données climatiques et de pollution, pour identifier ce qui pourrait expliquer la perte historique des espèces qui vivaient dans le lac.

La chercheuse principale Luisa Orsini, professeur de biologie des systèmes évolutifs et d’omique environnementale à l’Université de Birmingham et membre de l’Institut Alan Turing, a déclaré dans un communiqué : « Nous avons prélevé une carotte de sédiments au fond du lac et utilisé des données biologiques contenues dans ces sédiments. … comme s’il s’agissait d’une machine à voyager dans le temps : remonter le temps pour construire une image détaillée de la biodiversité au cours du siècle dernier avec une résolution annuelle. En analysant les données biologiques avec les données sur le changement climatique et les niveaux de pollution, nous pouvons identifier les facteurs qui ont le plus grand impact sur la biodiversité.

« Protéger toutes les espèces sans affecter la production humaine n’est pas réaliste, mais grâce à l’IA, nous pouvons donner la priorité à la conservation des espèces qui fournissent des services écosystémiques. Dans le même temps, nous pouvons identifier les principaux contaminants, guidant ainsi la réglementation des composés chimiques ayant les effets les plus néfastes. Ces actions peuvent nous aider non seulement à préserver la biodiversité actuelle, mais aussi potentiellement à améliorer le rétablissement de la biodiversité. La biodiversité soutient de nombreux services écosystémiques dont nous bénéficions tous. Protéger la biodiversité, c’est protéger ces services.

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Les chercheurs ont découvert que les polluants tels que les insecticides et les fongicides, ainsi que l’augmentation de la température minimale (une augmentation de 1,2 à 1,5 degrés), causaient le plus de dommages aux niveaux de biodiversité.

Cependant, l’ADN présent dans les sédiments a également montré qu’au cours des 20 dernières années, le lac avait commencé à se rétablir. La qualité de l’eau s’est améliorée à mesure que l’utilisation des terres agricoles diminuait dans la zone entourant le lac. Cependant, même si la biodiversité globale a augmenté, les communautés n’étaient pas les mêmes que dans la phase (semi) vierge. Ceci est inquiétant, car différentes espèces peuvent fournir différents services écosystémiques et leur incapacité à retourner sur un site particulier peut donc empêcher le rétablissement de services spécifiques.

Ensuite, les chercheurs étendent leur étude initiale sur un seul lac aux lacs d’Angleterre et du Pays de Galles. Cette nouvelle étude les aidera à comprendre dans quelle mesure les modèles qu’ils ont observés sont reproductibles, et donc comment ils peuvent généraliser leurs découvertes sur la pollution et le changement climatique à la biodiversité des lacs.

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