Aquí, allí, en todas partes: pistas del ADN ambiental sobre la biodiversidad


Los rastros de vida en el medio ambiente revelan la salud de los ecosistemas, lo que provocó una búsqueda científica de ellos.


por Jack McGovan, Horizon: la revista de investigación e innovación de la UE


Durante sus estudios de doctorado en 2009, la profesora Kristy Deiner recorrió lagos de montaña en el estado estadounidense de California para ayudar a un científico y administrador del parque a estudiar las ranas allí.

Un patógeno parecido a un hongo estaba arrasando la población de anfibios en las montañas de Sierra Nevada. Además, las ranas se vieron amenazadas por la introducción de peces en los lagos.

Iluminando piscinas

“Lo que fue realmente interesante para mí fue ver cómo la introducción de una nueva especie en el lago cambió todas las demás especies de ese ecosistema”, dijo Deiner, que investiga la biodiversidad y cómo preservarla en la universidad suiza ETH Zürich.

En aquel entonces, tenía su mente en mucho más que ranas y peces, preguntándose cuántas otras formas de vida animal y vegetal (algunas tal vez nunca documentadas) existían en esos lagos y cómo interactuaban.

Deiner lidera un proyecto que recibió financiación de la UE para examinar la biodiversidad a través de un prisma inusual: el ADN ambiental, o eDNA, que los organismos vivos vierten al medio ambiente.

Deiner cree que el eDNA puede ofrecer información sobre especies que están más allá de la capacidad del método de detección tradicional de la observación humana en el campo. Llamado LeDNA , su proyecto comenzó en marzo de 2020 y se extenderá hasta febrero de 2025.

A nivel mundial, las poblaciones de vida silvestre han disminuido un 69% en promedio durante los últimos 50 años. En la UE, cuatro quintas partes de los hábitats se encuentran en mal estado y una de cada tres especies de abejas y mariposas está en declive.

Los científicos llaman a la dramática pérdida de biodiversidad en todo el mundo la sexta extinción masiva. A diferencia de las cinco muertes anteriores que se remontan a millones de años, la actual está provocada principalmente por actividades humanas, incluido el uso de la tierra, el agua y la energía y la contaminación asociada.

Al recopilar ADNe, Deiner espera realizar evaluaciones más precisas de la biodiversidad e incluso descubrir nuevas especies.

La UE planea objetivos vinculantes para la restauración de todos los ecosistemas que lo necesiten para 2050, un objetivo que el estudio del eDNA podría facilitar.

Debido a que el eDNA se transporta a través de ríos y arroyos y, a menudo, termina en lagos, Deiner cree que es el mejor lugar para recolectarlo.

“Si simplemente tomamos muestras de los lagos, podríamos obtener toda la vida que vive en toda esta cuenca con muy poco esfuerzo”, dijo.

Gran idea, gran prueba

Para poner a prueba la idea, LeDNA planea una encuesta global de “ciencia ciudadana” el 22 de mayo de 2024, Día Mundial de la Biodiversidad.

Se reclutará a personas de todo el mundo para tomar muestras en un intento por determinar si el uso de lagos para detectar eDNA funciona a gran escala.

Los investigadores de LeDNA han desarrollado un dispositivo de muestreo especial que planean poner a disposición de los participantes.

El objetivo es probar 1.200 lagos. El equipo de LeDNA todavía está reclutando participantes y enseñándoles cómo utilizar la herramienta de muestreo.

El dispositivo es una cápsula que funciona de la misma manera que una cápsula de recolección de ADNe normal: a medida que pasa el agua, un filtro recolecta el ADNe.

Pero a diferencia del dispositivo normal, el LeDNA puede funcionar sin equipos costosos, según Deiner, quien declinó dar más detalles debido a una solicitud de patente pendiente.

“Queríamos intentar hacer algo muy simple que incluso alguien sin formación científica pudiera utilizar”, dijo.

Una vez recolectadas, las muestras se enviarán de regreso a ETH Zürich y los datos se compartirán abiertamente.

Nueva lente

Deiner hubiera deseado tener un instrumento así en 2009 en Sierra Nevada. En ese momento sospechaba que los lagos contendrían ADNe, pero no existían formas de extraerlo.

“En aquel entonces no sabía cómo recolectar el ADNe“, dijo Deiner.

Si el nuevo método tiene éxito, podría surgir una imagen mucho más clara de todas las formas de vida en la Tierra.

Esa vida a menudo ha evolucionado a lo largo de millones de años y puede ser extremadamente adaptable, lo que ofrece la perspectiva de nuevos conocimientos importantes sobre la preservación de la biodiversidad.

“Eso es simplemente irremplazable”, dijo Deiner. “La vida es bastante resistente, por lo que si se le da la oportunidad puede regenerarse”.

Enfoque forestal

Mientras ella y su equipo se concentran en el ADNe en los lagos, otros investigadores financiados por la UE lo buscan en los bosques porque también son una fuente potencialmente rica.

Este proyecto, llamado BIOSPACE , se puso en marcha en septiembre de 2019 y se prolongará hasta finales de agosto de 2024. Los investigadores se centran en bacterias, hongos y el microbioma de microartrópodos en los bosques.

El objetivo es determinar cómo ciertas características como la acidez del suelo, el contenido de agua, los bioquímicos de las hojas y el tipo de bosque influyen en los ecosistemas del microbioma forestal. De particular interés es comprender cómo el hábitat forestal impulsa la riqueza y composición de las especies microbianas.

“Al observar el ADN ambiental dentro de una cucharadita de suelo, o en la superficie o el interior de una hoja, se pueden identificar potencialmente las miles de especies que pululan en el ecosistema forestal”, dijo Andrew Skidmore, profesor de ecología espacial en la Universidad de Twente en Holanda.

Dirige BIOSPACE, que ha recolectado ADNe en bosques templados de la UE, incluidos Finlandia, Alemania y los Países Bajos. El equipo también utilizó datos de fuente abierta de otros proyectos de investigación en América del Norte.

Soporte satelital

Para ayudar en este frente, los investigadores están utilizando imágenes de satélites. Las imágenes tomadas desde el espacio ayudan a los expertos a establecer conexiones entre cualquier lugar específico de la Tierra y una variedad de áreas con características ecológicas similares.

Al combinar muestras reales de ADNe con imágenes satelitales, el equipo puede predecir la biodiversidad microbiana en áreas y períodos de tiempo más extensos.

Esto es especialmente valioso dado que innumerables lugares de la Tierra no han tenido ningún tipo de muestreo de biodiversidad in situ.

“Hay grandes zonas del mundo en las que no se ha registrado ningún dato”, afirmó Skidmore.

BIOSPACE ya ha predicho la abundancia relativa de microorganismos en tres ecosistemas terrestres de América del Norte, una investigación por primera vez en este campo. Esto prepara el escenario para futuras evaluaciones de cómo estos microbios cambian con el tiempo.

Skidmore dijo que el muestreo de ADNe como el que se realiza en el proyecto tiene otra gran ventaja: es sistemático e imparcial.

Dijo que la información tradicional sobre la biodiversidad a menudo ha reflejado lo que los humanos encuentran atractivo en especies particulares en lugar de lo que podría tener mayor valor científico.

“Gran parte de nuestro conocimiento sobre lo que está amenazado y en peligro proviene esencialmente de lo que es interesante para la gente”, dijo Skidmore. “Es hora de dar voz también a las especies menos conocidas”.

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