El ADN liberado en el agua permite saber qué especies viven en cualquier zona marina

¿Es posible realizar muestreos no invasivos para saber qué especies habitan en una zona determinada? ¿Se puede averiguar del mismo modo si han llegado plagas o especies invasoras? ¿Resulta factible saber si aún existe una especie en peligro de extinción o extremadamente rara? ¿Se podría evaluar de este modo la salud de un ecosistema? La respuesta a todas esas preguntas es sí, gracias a la genética ambiental.

La tecnología actual permite tomar muestras de agua y encontrar en ella el ácido desoxirribonucleico (ADN) de cada especie que vive allí. Un ejemplo: hace poco más de un año, un grupo de científicos descubrió pruebas de 187 órdenes taxonómicos a partir de sólo 20 litros de agua recogida en el Everest.

La genética ambiental ofrece muchas posibilidades en el estudio de los ecosistemas, sobresaliendo frente a otras técnicas por su alta fiabilidad en la detección e identificación de especies. Además, el 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 ser vivo, desde una bacteria hasta un ser humano.

Como el ADN es único para cada especie, podría decirse que es como el código de barras de un producto en un supermercado. Y normalmente hay suficiente ADN en el entorno para determinar a qué especies pertenece. Sin verlas, sin capturarlas.

Esta metodología resulta especialmente útil cuando se trabaja con especies raras o muy pequeñas, o cuando se opera en entornos donde es imposible observarlas o atraparlas.

Los seres vivos marinos liberan su ADN en el entorno de manera constante (moco, heces, partículas de tejido.)… Los científicos se refieren a este ADN liberado como ADN ambiental o eADN. Al tomar una muestra de agua, se puede capturar el eADN y procesarlo para leer la huella genética de un ecosistema y aprender más sobre los seres vivos que lo habitan.

Alta sensibilidad y precisión

El empleo de ADN ambiental (eADN) permite detectar genéticamente las especies presentes en los ecosistemas acuáticos con una alta sensibilidad y precisión, sin necesidad de capturarlas ni dañarlas; aún cuando las especies se encuentran en una proporción baja.

Todo ello convierte a esta técnica en ideal para estudios de bioseguridad; por ejemplo, de alerta temprana de especies invasoras o patógenas, así como para el estudio y monitorización de especies protegidas o en peligro.

En el entorno marino, la recopilación de eADN es una alternativa rápida, rentable y segura a los métodos habituales de seguimiento como los estudios visuales, el vídeo, el sonar multihaz o los registros de capturas pesqueras.

El funcionamiento es como sigue: un científico recolecta agua en un lugar utilizando herramientas de muestreo. Las muestras están etiquetadas con su latitud y longitud, profundidad y material filtrante, así como la salinidad y temperatura del lugar donde se recolectó el agua.

Después, el eADN se separa del agua con un filtro de membrana de nitrato de celulosa y se somete a otros procesos de limpieza. A continuación, cada muestra de eADN se congela o se conserva en un tampón, que es una solución acuosa que previene la degradación de la muestra y hace que el ADN sea soluble. Esto permite que el ADN se almacene durante años, lo cual es importante cuando los científicos se topan con una especie desconocida y necesitan revisar muestras.

Tras la recolección, las muestras de eADN se envían a un laboratorio para su secuenciación. Las cadenas de ADN tienen cuatro bases (adenina, guanina, citosina y timina, conocidas abreviadamente por su primera letra) y cada organismo tiene un patrón diferente de A, G, C o T.

Tecnología no invasiva

Los científicos codifican con barras o etiquetan cada secuencia de bases en un proceso llamado metacodificación de barras. Luego, estas muestras se comparan con otras en una base de datos de ADN y el organismo puede identificarse hasta su familia, género o especie.

El eADN es una tecnología emergente que tiene muchos beneficios que complementan los esfuerzos de muestreo tradicionales. El eADN no requiere interactuar con organismos vivos, lo que la convierte en una tecnología de muestreo no invasiva. También puede ofrecer una ventana a la vida de organismos que no han sido capturados en video o que evitan las luces de los vehículos o plataformas operados remotamente.

Más: el eDNA puede detectar una amplia diversidad de vida marina, desde bacterias hasta ballenas, ampliando enormemente el alcance de una expedición.

La Organización de Investigación Científica e Industrial del Commonwealth (CSIRO), con sede central en Camberra (Australia), ha publicado una hoja de ruta creada mediante consultas con muchos expertos para mostrar cómo las tecnologías de eDNA se pueden integrar mejor en el monitoreo marino a gran escala y lo que depara el futuro.

Hasta ahora, gran parte de la investigación sobre eADN se ha centrado en detectar especies en el agua, porque es relativamente fácil recolectar, concentrar y extraerlo de líquidos. Pero ahora ya se pueden producir listas de especies basadas en el eADN del suelo, el aire, los sedimentos y prácticamente cualquier sustrato ambiental, a través de las heces, el pelo, las hojas, el polen, la miel…

Las oportunidades para utilizar eADN para el monitoreo y la gestión ambiental –por ejemplo en parques marinos– incluyen: detectar especies de plagas, descubrir especies raras y amenazadas, proporcionar datos sobre múltiples especies para caracterizar los ecosistemas y localizar cambios en las condiciones ambientales.

Hoja de ruta de Csiro: https://www.csiro.au/-/media/NCMI/Files/23-00541_NCMI_REPORT_eDNARoadmap_WEB_231110.pdf

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Contacto de la sección de Medio Ambiente: crisisclimatica@prensaiberica.es