CIENCIA. Ya es posible identificar especies de un ecosistema a través del ADN ambiental

Ya es posible identificar especies de un ecosistema a través del ADN

 

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Averiguar qué especies viven en un ecosistema y cuáles son raras o simplemente buenas para esconderse es una forma esencial de comprenderlas y cuidarlas. Hasta ahora, ha sido muy laborioso.

15 noviembre 2023.- Pero ahora podemos hacerlo de otra manera. Tome una muestra del océano y compare pequeños rastros de ADN en el agua con las especies que viven allí.

No es ciencia ficción: es muestreo de ADN ambiental (ADNe). Este enfoque abre la puerta a una detección rápida y amplia de especies. Puede averiguar si han llegado especies de plagas, saber si aún persiste una especie en peligro difícil de encontrar y evaluar la salud del ecosistema.

Debido a que las pruebas de ADNe aún son nuevas, existen dudas sobre sus fortalezas y debilidades y cuál es la mejor manera de utilizarlas. Por ejemplo, podemos saber si hay peces sierra de agua dulce extremadamente raros en un río del Territorio del Norte, pero no cuántos peces individuales hay.

El CSIRO ha publicado una hoja de ruta creada mediante consultas con muchos expertos para mostrar cómo las tecnologías de ADNe se pueden integrar mejor en el monitoreo marino a gran escala y lo que depara el futuro.

En imagen, el autor principal, Maarten De Brauwer, recolecta bidones de agua del río Derwent de Tasmania para documentar cientos de especies en el estuario. Bruce Deagle , CC BY-ND

¿Cómo funciona el muestreo de ADNe?

El ácido desoxirribonucleico (ADN) es una molécula muy especial. Actúa como el código para toda la vida en la Tierra y contiene las instrucciones celulares para crear cualquier cosa, desde un escarabajo hasta un ser humano. Como el ADN es único para cada especie, es como el código de barras de un producto en un supermercado.

A medida que los animales y las plantas viven sus vidas, arrojan fragmentos de su ADN a su entorno a través de la piel muerta, el pelo, la saliva, las heces, las hojas o el polen. Estos rastros constituyen el ADN ambiental. Hay suficiente ADN en el agua e incluso en el aire para diferenciar las especies.

El verdadero poder del muestreo de ADNe es la amplia red que arroja. Con una muestra, podemos detectar cualquier cosa viva, desde bacterias hasta ballenas, y potencialmente en todos los entornos con vida, desde las profundidades del mar hasta cuevas subterráneas.

Es importante destacar que este método permite a los científicos detectar especies incluso si no podemos verlas ni capturarlas. Esto resulta útil cuando se trabaja con especies raras o muy pequeñas, o cuando se trabaja en entornos como aguas turbias donde es imposible verlas o atraparlas. Por ejemplo, facilitará el estudio de peces pipa en estuarios, en peligro crítico de extinción.

Hasta la fecha, gran parte de la investigación sobre ADNe se ha centrado en detectar especies en el agua, porque es relativamente fácil recolectar, concentrar y extraer ADNe de líquidos. Pero ahora sabemos que podemos producir listas de especies basadas en el ADNe del suelo, las heces, la miel o incluso el aire.

El muestreo de ADN ambiental tiene una amplia gama de usos, desde tierra hasta río y mar. Berry et al., doi.org/10.1002/edn3.173 , CC BY-ND

¿Cómo miden realmente los científicos el ADNe?

Normalmente, usted recolecta muestras, realiza análisis moleculares e interpreta los resultados.

Recolectar muestras: los científicos recolectan una muestra del medio ambiente. Puede ser agua, suelo o prácticamente cualquier sustrato ambiental que pueda contener ADNe. Luego procesamos la muestra para concentrar y estabilizar el ADN. Puede recolectar dos litros de agua con un balde, filtrarla y luego congelar o estabilizar químicamente el ADNe que recubre el filtro.

Análisis molecular: el primer paso en el laboratorio es purificar el ADN de una muestra. El siguiente paso depende de tu objetivo. Si desea detectar una sola especie, generalmente utilizará una técnica llamada reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa ( qPCR ), similar a la forma en que se realiza la prueba de COVID.

Pero para detectar comunidades enteras de especies, es necesario utilizar una secuenciación de ADN de alto rendimiento . Mientras que detectar una sola especie con ADNe toma solo unos días, completar el trabajo de laboratorio para comunidades de especies puede llevar semanas o meses. Al final, se llega a una larga lista de miles o incluso millones de secuencias de códigos de barras de ADN.

Resultados de la interpretación : La interpretación de una sola especie es sencilla. ¿Estaba presente o no ADN de su especie de interés? Pero cuando el objetivo es identificar varias especies, los científicos utilizan bibliotecas de referencia de ADN para vincular los códigos de barras de ADN detectados en la muestra con especies individuales.

Esto funciona bien, pero sólo si ya tenemos las especies incluidas en estas bibliotecas. De lo contrario, no podrá detectarlo con métodos de ADNe. Eso significa que el ADNe no se puede utilizar para detectar nuevas especies o aquellas que sólo se conocen a través de fotografías y vídeos.

¿Por qué es importante el ADNe? 

Australia, por ejemplo, cuenta con una de las redes de parques marinos más grandes y con mayor biodiversidad del mundo. Pero a medida que la vida oceánica se tambalea por el cambio climático, la sobrepesca y la contaminación plástica, es seguro que los océanos del futuro serán muy diferentes a los de hoy.

Medir el impacto para respaldar decisiones basadas en evidencia en un área tan vasta, diversa y remota plantea desafíos difíciles de resolver con métodos de encuestas prácticas estándar como el buceo, el video o la pesca de arrastre.

Ahí es donde los métodos de ADNe pueden ayudar, ofreciendo una forma de seguimiento potente, no destructiva, rentable y rápida que puede complementar otras técnicas.

El ADNe significa que podemos ajustar el seguimiento para fines específicos, como detectar plagas y especies en peligro de extinción o peligrosas.

En el futuro, nuestros parques marinos podrían tener redes de boyas que tomen muestras de ADNe en la superficie y drones submarinos que tomen muestras en las profundidades. CSIRO , CC BY-ND


Esto es sólo el comienzo. Imagine un futuro en el que los datos de ADNe puedan recopilarse de los océanos más remotos mediante vehículos autónomos, analizarse mediante drones o a bordo de un barco de investigación e integrarse con otros datos de seguimiento para que los administradores marinos y el público puedan ver datos casi en tiempo real sobre el condición del océano.

¿Ciencia ficción? Ya no

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