Neil Gemmell tiene un plan secreto para encontrar el paradero de Nessie the Loch Ness Monster.
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No, de verdad, lo ha pensado bien. Si hay algo grande y extraño viviendo en el Lago, estaría arrojando células llenas de ADN como cualquier otra cosa. Probablemente mucho de eso. Y a pesar de que no tenemos ningún ADN-dino en la biblioteca de referencia para comparar muestras, Gemmell, profesor de genómica de la Universidad de Otago en Nueva Zelanda, dice que sabemos lo suficiente sobre cómo debería ser para saber si hay Un plesiosaurio que vive en la actual Escocia.
Todo lo que necesita, entonces, es una forma de determinar si hay ADN de plesiosaurio flotando en esas profundidades acuosas. Ingrese eDNA. No, no es la versión electrónica del ADN. En los términos más simples, eDNA es lo que los científicos llaman cualquier material genético adquirido del medio ambiente en lugar de la propia criatura. Y aunque técnicamente se puede encontrar el ADNc escondido en el suelo o el aire, el agua es un medio particularmente útil porque se puede recolectar, filtrar y reducir con tanta facilidad.
Saque un vaso de agua del arroyo de su patio trasero y sosténgalo a la luz. Esas aguas turbias y turbias están llenas de huellas invisibles de vida. Desde el pequeño estanque de peces dorados en el centro comercial hasta las olas que bañan la orilla del mar, cada cuerpo de agua es una mezcla de celdas desprendidas. Además, los científicos han ideado recientemente métodos mediante los cuales pueden tamizar las secuencias de ADN en esa suspensión para diferenciar entre un cangrejo azul, una ballena azul o incluso un Monstruo de Loch Ness, sin tener que mirar al animal.
Para ser bastante claro, Gemmell no está apostando a la posibilidad de encontrar un plesiosaurio en Loch Ness. Pero está dispuesto a apostar por el poder de eDNA para ayudarnos a diseñar nuevas estrategias de conservación e incluso resolver algunos de los misterios ecológicos más persistentes de nuestro tiempo.
El potencial de esta técnica es enorme: en Croacia, los científicos la están utilizando para buscar cuevas en busca de una salamandra acuática ciega e incolora conocida como el dragón de las cavernas, u olm. En el sudeste de Estados Unidos, eDNA nos dice cuánto anfibios gigantes y secretos conocidos como Hellbenders han disminuido en su rango histórico. En Asia, los investigadores demostraron que el ADNc también se puede emplear para estudiar medusas como la ortiga japonesa. Y en Australia, los científicos han descubierto que se pueden usar ensayos similares para estudiar la actividad de desove en la perca Macquarie en peligro de extinción.
"Realmente no quiero ser conocido como el tipo que está buscando el Monstruo del Lago Ness", dice Gemmell. "Pero creo que es un gran gancho para que la gente hable sobre eDNA".
Una marsopa sin aletas de Yangtze en el Instituto de Hidrobiología de la Academia de Ciencias de China, en Wuhan, provincia de Hubei, en el centro de China, el 10 de mayo de 2016. La población actual de marsopas sin aletas, según los científicos, es menos de 1, 000. (Xinhua / Alamy) Para darle una idea de cómo se ve eDNA, imagine que está haciendo pan y acaba de esparcir un montón de harina en el mostrador. Después de amasar la hogaza por un tiempo, ¿ese poco de polvo que queda? Eso es básicamente lo que puede extraer de un litro de agua sacado del río Hudson, dice Mark Stoeckle, investigador asociado principal en el Programa para el Medio Humano de la Universidad Rockefeller. Solo el eDNA no es blanco blanqueado. Es de color marrón.
Y para los animales que no son tan hipotéticos como Nellie, ese material marrón es muy prometedor. Mire a través de la literatura científica y encontrará que eDNA ya se está utilizando en todo el mundo para comprender mejor el comportamiento y la dinámica de la población de especies críticas.
Un ejemplo es la marsopa sin aletas de Yangtze, un tema notablemente difícil de estudiar. Para empezar, quedan menos de 1.050 animales, lo que le otorga a la especie un estado en peligro crítico por la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza. Además, las marsopas (como su nombre lo indica) carecen de una aleta dorsal, lo que significa que apenas rompen la superficie cuando salen a respirar, y su piel tiene el mismo tono gris oscuro que las aguas que habitan.
"Honestamente puedo decir que nunca he visto uno en la naturaleza", dice Kathryn Stewart, bióloga del Instituto de Biodiversidad y Dinámica de Ecosistemas de la Universidad de Amsterdam. Pero gracias a eDNA, eso no impide que Stewart estudie esta críptica especie. "Al utilizar eDNA, podemos reducir el costo y el tiempo necesarios para un muestreo exhaustivo y preciso, que siempre es una preocupación para el trabajo de conservación, particularmente en los países en desarrollo, donde la priorización y el dinero a menudo son bajos", dice.
En última instancia, el objetivo es descubrir qué factores contribuyen más al declive de la marsopa, y rápidamente. Según la UICN, la especie tiene un riesgo "extremadamente alto" de extinción en las próximas tres generaciones ". Las presas, las redes de enmalle y el aumento del tráfico de embarcaciones parecen buenas apuestas, pero dado lo difícil que es rastrear a los animales, es es casi imposible saber dónde están las últimas reservas de la especie y qué hace que estas áreas sean más habitables que los vastos tramos de río donde los mamíferos marinos solían prosperar.
Ahora, Stewart está trabajando para desarrollar formas para que el eDNA no solo revele si una especie está presente o ausente, sino cuán abundante podría ser esa especie en un tramo de agua dado. Estos resultados podrían correlacionarse con otra información (la presencia de ciertas especies de presas, por ejemplo, o la proximidad a áreas densas con habitación humana) para determinar qué condiciones puede tolerar mejor la marsopa sin aleta Yangtze.
"Obviamente, hay mucho trabajo que requiere mucho esfuerzo para optimizar las técnicas de eDNA para diferentes especies y ambientes", dice Stewart, "pero en su mayor parte, es un gran paso adelante, una revolución si lo desea, para la biología de la conservación".
Si bien el río Hudson de Nueva York puede no parecer un bastión de la biodiversidad, es un ecosistema particularmente interesante y desafiante para los investigadores de eDNA. (Gavin Hellier / Alamy) El ADN es una molécula de contrastes. De alguna manera, es impresionantemente resistente, sobreviviendo cientos de miles de años enterrados en roca sólida o las temperaturas casi hirvientes que se encuentran junto a los respiraderos hidrotermales de aguas profundas (aunque no, fanáticos de Jurassic Park, probablemente no pueda sobrevivir en insectos recubiertos de ámbar por millones de años). En otras formas, es extremadamente frágil: el ADN también puede descomponerse por la luz solar, la turbulencia del agua y ciertos productos químicos.
Pero cuando llegas al final, ¿qué cualidad gana?
Esa es la pregunta que Stoeckle y sus colegas de Rockefeller University se propusieron responder el año pasado. El equipo pasó seis meses recolectando muestras de agua semanales de dos de los ríos de la ciudad de Nueva York para ver qué nos podría decir el eDNA sobre las especies de peces que viven allí. Es posible que la Gran Manzana no parezca uno de los hábitats acuáticos más prístinos o coloridos de la Tierra, pero Stoeckle dice que la confluencia de todo lo que el agua dulce y el agua salada hacen que sea un área de estudio particularmente interesante y desafiante para las pruebas de eDNA.
Stoeckle quería saber: ¿Es el ADN tan robusto que muestrear un puerto devolvería una vertiginosa variedad de especies desde las cabeceras de las montañas y las riberas de los ríos hasta los estuarios costeros, el océano abierto y las profundidades del mar? ¿O el ADN era tan frágil que desapareció o se degradó antes de que pudiéramos recolectarlo y analizarlo? Como resultado, la respuesta se encuentra en el medio.
"No solo encontramos los tipos correctos de peces, sino que los encontramos en el momento adecuado", dice Stoeckle. “En invierno, cuando los pescadores le digan que no vale la pena poner una línea en el agua, obtenemos muy poco o nada de ADNc de peces. Luego, a partir de abril y mayo, obtenemos una recuperación cada vez mayor del ADN de los peces hasta mediados del verano, cuando se obtienen de 10 a 15 especies en una muestra promedio ”.
En otras palabras, los hallazgos de Stoeckle, publicados en la revista PLOSONE este abril, reafirmaron lo que ya sabíamos sobre las migraciones de peces en los puertos de Nueva York: por ejemplo, que la lubina negra se mueve hacia el mar en invierno y regresa al puerto en la primavera.
Y eso es crucial. Si bien el estudio probablemente habría obtenido muchos más titulares si hubieran encontrado ADN de cocodrilo saliendo de las alcantarillas (¡o Nessie!), Estos resultados son mucho más importantes porque se esperaban. Esto se debe a que el eDNA sigue siendo una herramienta relativamente nueva, y si se va a tomar en serio, debe calibrarse con los datos confiables recopilados de los métodos que algún día podría reemplazar.
¿Pero quizás la mayor promesa ofrecida por eDNA? El potencial de los científicos para llevar a cabo una ciencia loca y genial a un precio muy barato.
Una vista del East River de la ciudad de Nueva York, uno de los sitios de recolección de Stoeckle. (Mark Stoeckle) La mayor parte de lo que sabemos sobre las migraciones de peces proviene de dejar caer toneladas de redes y atravesar lo que surge, o usar pings solares para crear una instantánea de lo que está sucediendo a continuación. En arroyos y ríos más pequeños, los científicos pueden usar varitas electrificadas para aturdir a los peces y otras criaturas acuáticas, lo que les permite realizar estudios relativamente exhaustivos incluso de las criaturas más furtivas. Pero todos estos métodos requieren dos cosas en gran cantidad: tiempo y dinero.
"A todos los que realizan encuestas de vida marina les gustaría aumentar la frecuencia y la densidad del muestreo", dice Jesse Ausubel, uno de los fundadores y líderes del Censo de Vida Marina. Pero Ausubel dice que puede costar entre $ 10, 000 y $ 150, 000 por día alquilar un barco, lo que limita severamente cuántas veces los científicos pueden permitirse dejar caer sus redes o encender sus dispositivos de sonar.
"El resultado es que hay grandes lagunas en lo que sabemos", dice Ausubel, quien también es director del Programa para el Medio Humano de la Universidad Rockefeller, donde dirige el grupo del que forma parte Stoeckle.
Afortunadamente, los avances recientes en la tecnología de secuenciación de ADN han reducido los costos asociados con los ensayos de ADNc a aproximadamente $ 50 por muestra. Esto significa que los científicos pueden recolectar muestras y realizar encuestas con mucha más frecuencia de la que podrían permitirse utilizando los métodos de monitoreo tradicionales. Y a diferencia de identificar una especie en función de sus rasgos físicos, una habilidad difícil que requiere mucha experiencia y aún puede producir datos falsos, cualquier persona con un poco de entrenamiento y un recipiente estéril puede recolectar muestras de ADNc de manera relativamente fácil.
Finalmente, a diferencia de la pesca de arrastre, sonar o electrofishing, el muestreo de eDNA prácticamente no tiene impacto. Esto hace que la técnica sea particularmente atractiva para inspeccionar especies que ya están en las cuerdas. Para Stewart, esta es una de las mejores cosas sobre el uso de eDNA: le permite hacer preguntas sobre las marsopas de Yangtze sin agregar aún más tráfico de botes a sus hábitats.
Stewart señala que eDNA podría ser especialmente importante para los países en desarrollo, ya que a menudo tienen altos niveles de endemismo y un mayor riesgo de pérdida de especies, a la vez que tienen menos recursos para invertir en la conservación. "Aunque queremos proteger la mayor cantidad de biodiversidad posible, la realidad es que necesitamos tomar decisiones difíciles sobre dónde y cómo financiar la conservación", dice ella. Y con eDNA, podemos hacer que esos fondos limitados vayan aún más lejos.
Además, más allá de la conservación de animales conocidos, eDNA también podría ayudar a los biólogos a descubrir especies ocultas que nadan bajo nuestras narices. David Lodge, biólogo de la Universidad de Cornell y director del Centro Atkinson para un Futuro Sostenible, señala el potencial de usar esta técnica en ecosistemas como el lago Tanganyika masivo pero poco buscado de África. Si bien los investigadores saben que el lago está repleto de varios peces cíclidos, es probable que aún haya muchas más especies por descubrir.
"Creemos que descubriremos una diversidad oscura, especies que nunca se han descrito", dijo Lodge durante la cumbre del Smithsonian Earth Optimism, una reunión de ciudadanos, científicos y activistas con mentalidad conservacionista, a principios de este mes.
Un pez sapo ostra, una especie "encantadoramente fea" que se encuentra comúnmente en los puertos de Nueva York, según Stoeckle. (barrera naturalista) Mientras tanto, aquellos como Gemmell están generando interés en la idea. Gemmell dice que después de algunos Tweets sobre el uso de eDNA para buscar a Nessie, ha tenido más interés en el verdadero trabajo de eDNA que hace en Nueva Zelanda en las últimas dos semanas de lo que lo ha visto en dos años de recolección y prueba de muestras de agua.
Por cierto, ese trabajo real de eDNA implica el uso de eDNA para detectar algas marinas invasoras y tunicados antes de que puedan establecerse en las vías fluviales de Nueva Zelanda. En este momento, realmente solo nos damos cuenta de tales criaturas una vez que se han apoderado. Pero si las pruebas de eDNA de rutina de las vías fluviales revelaron la presencia de tales criaturas lo suficientemente temprano, podríamos ir a la ofensiva, eliminando las invasiones casi antes de que comiencen.
Desafortunadamente, la caza del monstruo escocés probablemente tendrá que esperar hasta que alguien quiera obtener algunos fondos. Pero Stoeckle dice que le encanta la idea y no ve ninguna limitación técnica de por qué no funcionaría. "El único problema", dice Stoeckle, "es si el Monstruo del Lago Ness realmente existe".
¿Y si ella no lo hace? Ese es un problema que ni siquiera los científicos con ADN eDNA pueden resolver.
