El océano en una taza: el ADN ambiental captura con éxito la biodiversidad marina


La medición de la biodiversidad marina con «ADN ambiental», una aplicación de secuenciación de genes a la biología ambiental, debería permitir una evaluación rápida de los cambios en la vida marina. 


por el Museo de Historia Natural del Condado de Los Ángeles


Eso hace que el ADN ambiental (eDNA) sea una herramienta fundamental para gestionar nuestra respuesta al cambio climático. Pero eDNA solo funciona bien si se siguen los pasos clave de implementación, según un nuevo estudio del área de Los Ángeles y Long Beach publicado en la revista PeerJ .

«¿Qué necesitamos saber para usar eDNA en el océano costero? ¿Podemos hacer que funcione bien en un entorno urbano importante? Esas son las preguntas que nos motivaron a lanzar este estudio», dijo Regina Wetzer, curadora y directora de la Centro de Biodiversidad Marina en el Museo de Historia Natural del Condado de Los Ángeles (NHM).

Responder a esas preguntas involucró contribuciones de un museo de historia natural, varias instituciones académicas, consultores ambientales y agencias gubernamentales, lo que destaca los desafíos que implica el uso de eDNA, pero también el interés generalizado en su uso.

eDNA utiliza la secuenciación genética de muestras del medio ambiente (en este caso, agua del océano) para inventariar la biodiversidad. «Hay genes que difieren lo suficiente entre las especies que pueden usarse como marcadores de identificación. Cada organismo arroja ADN al dejar caer células de la piel u otros materiales, por lo que podemos tomar una taza de agua de mar, secuenciar el ADN que contiene y usarlo para hacer un inventario». organismos en el área», dijo Zack Gold, autor principal del estudio.

Los vecinos Puerto de Los Ángeles y Puerto de Long Beach forman uno de los complejos portuarios más grandes del mundo y son un sitio de intenso interés ambiental. Eso lo convirtió en un sitio interesante para probar la capacidad de eDNA para actuar como una herramienta eficaz para la evaluación de la biodiversidad.

El ADN ambiental dejado por los animales del océano se puede medir para inventariar la vida marina en un área en particular.
Dean Pentcheff del NHM recuperando una muestra de agua de mar para eDNA. Crédito: Janie Chen

Este estudio emparejó el muestreo de eDNA y el muestreo de redes de arrastre convencionales en barcos en siete sitios en el complejo portuario. En cada sitio, los investigadores recolectaron múltiples muestras de eDNA, cada una de aproximadamente un litro de agua de mar, justo antes de que la red de arrastre fuera remolcada a través de la misma área. Eso permitió una comparación entre el eDNA y las técnicas tradicionales de evaluación de la biodiversidad: eDNA detectó casi todas las 17 especies de peces encontradas en las redes de arrastre, pero también detectó 55 especies de peces nativos adicionales. La detección de esas especies adicionales a través del muestreo convencional requiere muchos más viajes de muestreo y un gasto muy alto.

«Nos alegramos de ver la validación del eDNA junto con el muestreo ‘convencional’, pero nos emocionó mucho ver la información adicional que provino del eDNA», dijo Dean Pentcheff, investigador y gerente de programa de la Iniciativa de Diversidad para el Océano del Sur de California (DISCO ) en NHM. Pero obtener esa información adicional dependía de tener una biblioteca de referencia genética completa para todos los peces en el área: una secuencia genética en una muestra de eDNA solo se puede resolver en una especie si hay una secuencia de referencia en el archivo para esa especie. Todos los peces en las muestras de eDNA en este estudio se resolvieron solo después de que los investigadores agregaron las últimas referencias de peces a la biblioteca de secuencias.

Las muestras de eDNA de diferentes ubicaciones en los puertos produjeron inventarios de diferentes especies a un nivel estadísticamente significativo. Eso respondió a una pregunta importante: ¿Puede el eDNA medir la variabilidad en un área tan pequeña como el complejo portuario, o el agua de mar se mezcla tan completamente que las diferencias locales son completamente borrosas? Este estudio demostró que el eDNA en este ambiente oceánico puede exponer diferencias entre lugares tan cercanos como unos pocos cientos de metros de distancia.

El ADN ambiental dejado por los animales del océano se puede medir para inventariar la vida marina en un área en particular.
Recuperación de la red de arrastre de muestreo durante la noche. eDNA demostró ser más preciso y sería menos costoso que el muestreo más tradicional. Crédito: Wood Environment and Infrastructure, Inc.

Sobre la base de este proyecto piloto, los autores reunieron un conjunto de recomendaciones para los administradores que consideran eDNA como una herramienta para las evaluaciones de la biodiversidad. Las recomendaciones cubren una selección cuidadosa de los genes de identificación y consejos específicos sobre cómo limpiar los datos de secuencia de las muestras de eDNA antes de buscar coincidencias de secuencia. Debido a la resolución exitosa de especies que resultó de la construcción de una biblioteca de referencia de secuencias completas, una recomendación clave es crear bases de datos de referencia regionales.

«Estas muestras del medio ambiente son como cápsulas del tiempo que podremos explotar en el futuro», dijo Adam Wall, gerente de colecciones de crustáceos de NHM. Ese sentimiento provocó otra de las recomendaciones del grupo: Archivar muestras de eDNA y secuenciar datos para uso a largo plazo. A medida que mejore la tecnología de secuenciación, podría obtenerse información adicional de las muestras. A medida que mejoran las técnicas de análisis de datos genéticos y se amplían las bibliotecas de referencia genética, los datos de secuencia pueden volver a analizarse para obtener resultados adicionales más allá de los inventarios de peces publicados en este estudio.

Más información: Zachary Gold et al, Guía del administrador para usar metabarcodes de eDNA en ecosistemas marinos, PeerJ (2022). DOI: 10.7717/peerj.14071



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