Imagina estudiar animales sin verlos. ¿Suena ridículo? Para las personas como nosotros, que primero se interesaron en la biología porque amamos a los animales y disfrutamos estudiarlos, sí, parece un mal negocio. Sin embargo, si piensa en lo que hacen los investigadores forenses cuando buscan evidencia de ADN en la escena del crimen, o lo que hacen los médicos cuando detectan un patógeno en la sangre de un paciente, es exactamente eso: detectan formas de vida sin verlas.
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El ADN es el proyecto original de la vida. Está presente en prácticamente todos los organismos de la Tierra, y generalmente lo estudiamos extrayéndolo de un pedazo de tejido o una muestra de sangre. Pero el ADN, en realidad, está en todas partes: los animales lo eliminan constantemente, cuando se rascan, cuando liberan orina, huevos, saliva, excrementos y, por supuesto, cuando mueren. Cada ambiente, desde su cama hasta los más profundos recovecos de los océanos, está lleno de "polvo biológico", principalmente material celular, que contiene el ADN de los organismos que lo dejaron atrás. A esto lo llamamos "ADN ambiental", o eDNA.
Con la asistencia de una tecnología cada vez más rápida, precisa y asequible, los científicos han comenzado, en los últimos años, a secuenciar este rastro de ADN de muchos entornos. Y este enfoque "micro" incluso ha demostrado ser útil para los científicos que investigan entornos tan vastos como los océanos.
Judith nadando con un martillo en las Bahamas: los tiburones son difíciles de observar y rastrear ya que el océano es tan vasto. (Nicolo Roccatagliata, autor proporcionado) Muchos animales marinos son grandes, raros, esquivos y altamente móviles. Los tiburones son un ejemplo obvio: en los océanos constituyen una pequeña proporción de la biomasa, la mayoría de ellos son bastante difíciles de atrapar, y han estado en conflicto con los humanos desde que comenzamos a aventurarnos en el mar. Con algunas excepciones, nos evitan y, debido a nosotros, muchos se han visto amenazados de extinción.
Es por eso que pensamos que sería interesante ver si, con solo tomar muestras de algunas botellas de agua del océano (y los fragmentos de ADN que contiene), podríamos mapear rápidamente la presencia y distribución de tiburones, sin participar en persecuciones salvajes o emplear tiempo y recursos. métodos intensivos de pesca de tiburones. Nos alegró descubrir que, de hecho, esto era posible, y que se podían detectar diferentes especies en diferentes regiones geográficas, aunque las áreas que habían sido más afectadas por los humanos mostrarían escasa presencia de tiburones.
Muestreo de Stefano en Belice (Judith Bakker, autor proporcionado) Pero la verdadera medida de la eficiencia de este enfoque de eDNA para el monitoreo de tiburones solo se revelaría si se compara con metodologías establecidas y probadas, como los censos visuales de buceo o las grabaciones de cámaras subacuáticas con cebo.
Este fue el enfoque de nuestro estudio más reciente, realizado con colegas del archipiélago del Pacífico Sur de Nueva Caledonia, Francia, Australia y los EE. UU., Y ahora publicado en la revista Science Advances . Los resultados fueron muy emocionantes: 22 muestras de agua recolectadas durante unas pocas semanas detectaron más tiburones que cientos de observaciones de cámaras subacuáticas cebadas durante dos años, y miles de inmersiones durante décadas. Casi la mitad de las especies detectadas a través del ADN ambiental no se pudieron encontrar utilizando métodos tradicionales. Y mientras que el eDNA podía detectar la presencia de algunos tiburones en aproximadamente el 90 por ciento de las muestras, las cámaras subacuáticas solo podían manejar un poco más del 50 por ciento y el buceo alrededor del 15 por ciento.
Nueva Caledonia: solo 22 muestras de agua de eDNA (estrellas rojas) detectaron más tiburones que numerosas grabaciones de cámara (azul) o inmersiones (verde). (Boussarie y Bakker et al (2018)) Curiosamente, eDNA superó a los otros métodos en áreas vírgenes e impactadas. Se detectó una variedad de especies de tiburones incluso en áreas ocupadas, ruidosas y agotadas, donde se pensaba que estaban extirpadas. Esto sugiere que aún puede existir cierta “diversidad oscura”, en forma de individuos y grupos remanentes que requieren protección. Del mismo modo, eDNA puede ayudar al revelar la aparición de especies exóticas recién establecidas que están expandiendo su rango. Todo esto es una buena noticia para todos, y esta es la razón.
Dada la velocidad y la eficiencia del muestreo de eDNA, se puede examinar una porción mucho más grande del mar, en un tiempo más corto, para obtener una visión general de los patrones de diversidad en grandes áreas y hábitats, a lo largo de varios gradientes ambientales y en diferentes momentos. Potencialmente, podríamos construir rápidamente mapas de diversidad de especies y usarlos para crear modelos predictivos e identificar los factores que influyen en la diversidad, mientras se están desarrollando métodos para mejorar el aspecto cuantitativo de la detección de eDNA, también en otras especies carismáticas. Todo será de gran ayuda para aquellos que deben diseñar planes para proteger hábitats y ecosistemas cruciales.
La ciencia del ADN ambiental aún se está desarrollando rápidamente. Las bases de datos que utilizamos para hacer coincidir las secuencias desconocidas recuperadas del mar deben enriquecerse con nuevas referencias de ADN de muchas especies existentes: hasta la fecha, cada estudio de ADNc de múltiples especies ha detectado grandes cantidades de secuencias que no podrían compararse con ninguna referencia. Una proporción significativa de estos pertenecen a organismos que aún no han sido descritos por los científicos.
Las "sondas de ADN" actualmente disponibles tendrán que ser más largas, ya que las secuencias cortas a veces pueden no distinguir especies estrechamente relacionadas. Por ejemplo, el tiburón punta negra compartió algunas secuencias idénticas con el tiburón arrecife gris a lo largo del tramo de ADN utilizado en nuestro estudio. Sin embargo, todas las indicaciones iniciales sugieren que este enfoque puede llevarnos un paso más cerca de comprender y gestionar mejor el ecosistema más grande de la Tierra.
Este artículo fue publicado originalmente en The Conversation.
Stefano Mariani, Cátedra de Genética de la Conservación, Universidad de Salford
Judith Bakker, investigadora, Medio Ambiente y Ciencias de la Vida, Universidad de Salford
