Limpia una hoja y encuentra una especie. O 50, gracias al eDNA
Cuando se embarcaron en un experimento para limpiar hojas en el Parque Nacional Kibale en Uganda en junio de 2022.,Christina Lynggaard, Jan Gogarten y Patrick Omeja tenían pocas o ninguna expectativa.
La idea surgió del trabajo anterior de Lynggaard en el seguimiento de la biodiversidad con la ayuda de muestras de ADN recogidas del aire. "Si el ADN animal está en el aire a nuestro alrededor, tal vez se asiente y se adhiera a superficies pegajosas", dijo a Mongabay Lynggaard, científico del Instituto Helmholtz para One Health en Alemania y del Instituto Global de la Universidad de Copenhague. "¿Podríamos simplemente recolectar el ADN que se deposita en el aire de las hojas?"
Pero los bosques tropicales son ambientes hostiles y húmedos. Suponiendo que el ADN pudiera degradarse allí rápidamente, el equipo no había albergado grandes esperanzas.
Hasta que llegaron los resultados y los dejaron “asombrados”.
Los investigadores identificaron 50 especies de animales, incluidos mamíferos, aves y roedores, todos detectados simplemente frotando hojas durante poco más de una hora (72 minutos, para ser precisos). En un estudio publicado en agosto en la revista Current Biology, el equipo describió su técnica rápida y rentable de muestreo de ADN en un entorno terrestre.
“Basta con un hisopo y unos guantes con un tubo recolector lleno de un líquido para fijar el ADN; eso y tres minutos para limpiar algunas hojas”, dijo a Mongabay en una entrevista por correo electrónico el coautor Gogarten, también del Instituto Helmholtz y del Grupo de Investigación de Zoología Aplicada y Conservación de la Naturaleza de la Universidad de Greifswald en Alemania.
El ADN ambiental, o ADNe, es el material genético que dejan los animales a través de su pelo, excrementos, pelaje y saliva. Desde hace un tiempo, los científicos han recopilado, probado y analizado eDNA para comprender la biodiversidad que vive en diferentes ecosistemas, incluidos océanos, ríos, aire, bosques e incluso la montaña más alta del mundo. La metodología se ha vuelto cada vez más popular en los últimos años, gracias a su capacidad para estudiar grandes áreas y su naturaleza no invasiva. El auge del interés en el eDNA también ha estimulado la innovación en las técnicas de muestreo, desde drones que recolectan muestras de agua hasta vehículos robóticos que recolectan hojarasca y suelo.
Sin embargo, las pruebas de ADN ambiental se han utilizado más para estudiar algunos ecosistemas que otros. "Para los sistemas acuáticos, el eDNA se ha unido claramente al conjunto de herramientas de los biólogos conservacionistas y gestores pesqueros", dijo Gogarten. “La gente simplemente filtra un volumen de agua y busca ADN animal. Este enfoque ha reemplazado a técnicas de encuesta muy desafiantes”.
Sin embargo, en un entorno terrestre, la cosa se vuelve un poco más complicada. Los invertebrados que han entrado en contacto con animales terrestres han demostrado ser una fuente confiable de ADNe, al igual que las muestras de suelo y aire, dijo Gogarten. Pero estos métodos de muestreo aún no han sido adoptados ampliamente por los investigadores y administradores de vida silvestre.
"Esto se debe en parte al hecho de que la recolección de ADNe de fuentes como invertebrados o muestras de suelo o aire requiere mucho tiempo y bastante equipo y capacitación", dijo. "El procesamiento también lleva bastante tiempo, lo que ha descartado las muestras grandes que se observan frecuentemente en muestras de agua".
Es en este contexto que el equipo se propuso probar la viabilidad de tomar muestras de hojas para recolectar ADN.
Como parte de su experimento, el equipo utilizó 24 hisopos para recolectar muestras de tres lugares en Kibale, mejor conocido por sus chimpancés y otros primates. Para garantizar una mayor diversidad de especies, recolectaron muestras de la vegetación más cercana al suelo, así como de la que se encontraba encima de sus cabezas.
"La recolección de muestras fue realmente simple: ponerse unos guantes, desenvolver un bastoncillo de algodón, sumergirlo en una solución que conserve el ADN y luego limpiar todas las hojas que pudimos durante tres minutos", dijo el coautor del estudio Patrick Omeja, investigador principal. y director de campo de la Universidad Makerere en Kampala, dijo a Mongabay en una entrevista por correo electrónico. "Si tienes que abandonar la zona rápidamente porque llegan elefantes, no hay equipo ni baterías pesadas para empacar y transportar, lo cual es otra ventaja".
De vuelta en el laboratorio, Lynggaard encontró ADN de vertebrados en cada hisopo que habían recolectado en el campo, detectando un promedio de ocho especies por hisopo. Esto iba desde animales como el poderoso elefante africano (Loxodonta africana), el generalmente esquivo mono de L'Hoest (Allochrocebus Ihoesti), el colobo rojo ceniciento (Piliocolobus tephrosceles), en peligro de extinción, el murciélago frugívoro con cabeza de martillo (Hypsignathus monstrosus), el bosque ardilla gigante (Protoxerus stangeri), y aves como el gran turaco azul (Corythaeola cristata) y el loro gris (Psittacus erithacus).
Es la alta tasa de detección, complementada por la facilidad de muestreo, lo que hace que Lynggaard y el equipo confíen en el inmenso potencial del uso del método para el seguimiento de la biodiversidad. Sin embargo, si bien el enfoque fue eficaz en Kibale, el equipo todavía tiene preguntas sin respuesta sobre la eficacia de este enfoque en otros ecosistemas.
"Tal vez el sol en una sabana descompone el ADN animal más rápidamente en las hojas, por lo que no será tan eficiente", dijo Gogarten. "O en un lugar con mucha lluvia donde las hojas se limpian con más frecuencia, por lo que no funciona muy bien allí".
Además, todavía no están claros cuánto tiempo persiste el ADN en las hojas en los trópicos. "Si un animal estuvo en ese lugar del bosque hace un año, ¿aún podemos detectar su ADN en las hojas un año después?" dijo Gogarten. "Éstos son los tipos de preguntas que esperamos abordar a continuación".
Mientras trabajan para responder estas preguntas en los próximos meses y años, Lynggaard espera que el campo del eDNA también se desarrolle aún más para superar las limitaciones que existen en este momento.
"Este tipo de detecciones que confirman que una especie está presente en un ecosistema son realmente interesantes, pero el próximo gran paso para el eDNA es avanzar hacia estimaciones de abundancia", dijo. "Esto nos permitiría monitorear una población a través del tiempo o explorar cómo las poblaciones varían entre paisajes o en relación con factores ambientales".
La ausencia de bases de datos de referencia completas y adecuadas con las que se puedan comparar las secuencias de ADN también es un obstáculo. "Hay grandes iniciativas en marcha para codificar con barras una mayor cantidad de vida animal", dijo Lynggaard. "Pero estamos muy lejos de tener una base de datos completa".
Imagen de portada: Jan Gogarten y Christina Lynggaard tomando muestras de hojas para recolectar ADN electrónico de vertebrados. Imagen de Andreas Sachse.
Abhishyant Kidangoor es redactor de Mongabay. Encuéntrelo en 𝕏 @AbhishyantPK.
Los científicos esperan mejorar el muestreo de ADN electrónico con drones y robots
Citación:
Lynggaard, C., Calvignac-Spencer, S., Chapman, CA, Kalbitzer, U., Leendertz, FH, Omeja, PA, ... Gogarten, JF (2023). ADN ambiental de vertebrados a partir de hisopos de hojas. Biología actual, 33(16), R853-R854. doi:
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