El ADN oculto está revelando secretos de la vida de los animales

Habían pasado más de 140 años desde que se encontró una sirena de Río Grande, una salamandra resbaladiza de dos patas y un pie de largo protegida por el estado de Texas, cerca de Eagle Pass, un pueblo en la frontera entre Estados Unidos y México. Pero en 2019, la estudiante graduada de la Universidad de Texas, Krista Ruppert, se dio cuenta de que no necesitaba una sirena en la mano para demostrar que todavía estaban allí.

Solo necesitaba una jarra de agua fangosa para filtrar.

En Eagle Pass, Ruppert encontró suficiente ADN ambiental (material genético rastreado que queda cuando los organismos se arrastran, nadan o aletean en su camino a través de la vida) para establecer que los escurridizos anfibios aún viven en el área, en el extremo occidental de su área de distribución conocida.

En la última década más o menos, el ADN ambiental, o eDNA, ha revolucionado la investigación marina y acuática al permitir a los científicos tomar muestras de “un ecosistema completo” con un litro de agua. Ahora, después de una serie de experimentos en tierra firme en los últimos años, eDNA se ha convertido en la clave del esqueleto de los biólogos. Es una técnica relativamente barata, no invasiva y simple que se puede modificar para estudiar cualquier forma de vida y, a menudo, requiere menos tiempo y mano de obra que los métodos anteriores.

Aquí hay una muestra de los lugares más sorprendentes en los que los científicos han encontrado ADN oculto, desde playas hasta vientres de escarabajos y el viento, y lo que estos descubrimientos nos están enseñando.

Deténgase y limpie las rosas

En 2017, investigadores de la Universidad de Aarhus en Dinamarca se arriesgaron: arrancaron un ramo de flores silvestres de dos campos daneses y las metieron en un baño químico para extraer el ADN de su superficie.

“En realidad, no estábamos seguros de si esto funcionaría”, dice la profesora asistente de biología Eva Egelyng Sigsgaard.

Para su sorpresa, una sola flor de apio silvestre contenía ADN de 25 especies de insectos, arañas y otros artrópodos. En 56 floraciones, detectaron eDNA de al menos 135 especies con una enorme diversidad, desde una gran cantidad de polinizadores, incluidas polillas y abejas, hasta escarabajos depredadores.

“Lo que es impresionante aquí es que tenemos especies que tienen un lapso de tiempo muy corto de interacciones”, como los segundos que tarda una mariposa en sorber el néctar antes de alejarse revoloteando, “a especies que completan su ciclo de vida completo en la flor”, como como pulgones, dice Philip Francis Thomsen, otro profesor asociado de biología de la Universidad de Aarhus que ha investigado el eDNA durante más de una década.

Las muestras de ADN ambiental tomadas de las flores podrían proporcionar información muy necesaria sobre los polinizadores más activos de una región o especie de planta. Por ejemplo, los científicos creen que las contribuciones de las polillas y las moscas se subestiman drásticamente y podrían ser un objetivo importante para los esfuerzos de conservación.

Patógenos en la arena

Las playas de arena blanca de Florida están cubiertas de eDNA, y no solo de los turistas. Un equipo de científicos de la Universidad de Florida ha recuperado material genético de las huellas de las aletas dejadas por crías individuales de tortuga boba, que pesan hasta dos cuartas partes, mientras se dirigían desde el nido hasta el mar.

Un análisis posterior de las muestras de arena demostró que el eDNA puede ayudar a los investigadores a controlar no solo las especies, sino también la propagación de enfermedades.

Las diminutas huellas también contenían eDNA de ChHV5, un virus que causa los crecimientos cancerosos debilitantes de la fibropapilomatosis en tortugas jóvenes de muchas especies. El descubrimiento desafía la teoría predominante de que la enfermedad se transmite horizontalmente, ya sea a través de la columna de agua o entre el contacto directo entre tortugas juveniles.

“La detección del virus en una cría recién nacida abre una gran pregunta sobre si la transmisión vertical” de la madre a la cría “también está en juego”, dice Jessica Farrell, recién graduada de doctorado de la Universidad de Florida y primera autora de el estudio.

Eso “tendría un gran efecto colateral en términos de cómo intentaríamos mitigar esta enfermedad en el futuro”, dice.

Cielos azules claros

En el apogeo de los cierres de 2020, Christina Lynggaard, entonces estudiante de postdoctorado en la Universidad de Copenhague, usó una variedad de aspiradoras para aspirar aire en el zoológico de Copenhague. Ella y su asesora, Kristine Bohmann, profesora asociada de ecología molecular, no esperaban gran cosa: tal vez recogiera el ADN de un okapi si estuviera en el establo de la especie, pensó.

Pero los resultados excedieron sus sueños más salvajes. Al filtrar el aire en varios sitios del zoológico, Lynggaard finalmente detectó 49 especies de animales, algunos alojados a cientos de metros de distancia: aves, reptiles, mamíferos e incluso peces que alimentaban a las especies depredadoras.

“Teníamos piel de gallina, lágrimas en los ojos”, dice Bohmann. “Lynggaard ha demostrado algo que puede cambiar todo el campo del monitoreo de vertebrados terrestres”, refiriéndose a los animales terrestres con columna vertebral.

Sin el conocimiento de Lynggaard, un estudio casi idéntico se estaba realizando simultáneamente en un zoológico en el Reino Unido. Sus resultados se hicieron eco de los del equipo danés, que encontró 25 especies, incluido, deliciosamente, un erizo euroasiático salvaje que los cuidadores veían regularmente deambulando por la propiedad del zoológico.

Los descubrimientos gemelos marcaron un hito en la historia del eDNA, pero lo que se perdieron fue casi tan fascinante como lo que atraparon. Algunas especies nunca se detectaron, y el tamaño del cuerpo de un animal y la cantidad de individuos no siempre parecían influir en la intensidad de las lecturas.

“Cuando caminaba por el zoológico, tuve la idea de que si podía oler un animal, probablemente podría detectarlo”, dice Beth Clare, profesora asistente de biología en la Universidad de York en Canadá y líder del Reino Unido. estudio basado.

“Pensé, si estoy oliendo lo que sea, hormonas, feromonas, o el olor que están despidiendo, claro, debe haber ADN transportado con esas gotas”. Pero el eDNA del residente más apestoso del zoológico, un lobo de crin, evadió sus filtros.

Ahora, ambos equipos están trabajando para perfeccionar sus técnicas. Clare y sus colegas han implementado cuatro rondas de prototipos en entornos naturalistas desde Ontario hasta los trópicos, dice, y están experimentando con la recolección pasiva (es decir, filtros sin aspiradoras) de eDNA del polvo.

“Nuestro hallazgo más interesante es que el material no se acumula al azar”, dice. “Cuando los animales están activos, son detectados, [and] cuando se vuelven inactivos, también lo hace la señal”.

Estos nuevos hallazgos, que actualmente se encuentran en revisión para su publicación, son un gran alivio para Clare y una señal auspiciosa para el futuro del eDNA en el aire.

“Una de las primeras preocupaciones [was] que no habría una señal real, el riesgo de ‘todo está en todas partes’”, explica. “Se ha sugerido que el viento simplemente movería el ADN y lo convertiría en una sopa homogénea. Nuestros datos sugieren lo contrario”.

el mar abierto

La dinámica de la población del tiburón ballena, un enigmático gigante que prefiere las aguas profundas del océano abierto y no necesita salir a la superficie para tomar aire, sigue siendo un misterio para los científicos.

Para aprender cómo se relacionan las diferentes poblaciones de tiburones en peligro de extinción, los científicos suelen usar lanzas de mano para tomar biopsias de sus cuerpos.

“Es como un pequeño cilindro que obtienes, básicamente una sección transversal de la piel y el tejido adiposo” del tamaño de “la punta de tu dedo meñique”, dice Laurence Dugal, candidato a doctorado en la Universidad de Australia Occidental.

Pero una nueva investigación publicada en 2021 encontró otra forma de llegar a los genes de un tiburón ballena: acercarse sigilosamente al lado de la bestia y destapar una botella de Nalgene.

Al recolectar muestras de eDNA unos pocos metros detrás de los tiburones ballena, Dugal y su equipo obtuvieron lecturas lo suficientemente claras para determinar los haplotipos individuales de los tiburones, marcadores genéticos que brindan información sobre dónde vivieron sus antepasados ​​y su relación con otras poblaciones. Eran una combinación perfecta para las biopsias tradicionales tomadas de los mismos individuos.

“Me sorprendió bastante que pudiéramos detectar una señal tan dominante de ellos en toda esta agua”, explica.

Informantes de invertebrados

Pero el ADN no siempre se queda atrás: algunas pequeñas criaturas recopilan naturalmente material genético de los organismos con los que interactúan a lo largo de sus vidas.

Un subcampo floreciente de eDNA es iDNA, o ADN adquirido de invertebrados, en el que las “muestras naturales” proporcionan un atajo útil para los científicos.

Los primeros estudios sobre las esponjas marinas han descubierto que crean depósitos accidentales de eDNA mientras se alimentan por filtración, mientras que las sanguijuelas contienen un registro genético de sus pasadas comidas de sangre que puede durar hasta cuatro meses. Los investigadores también han recuperado ADN a nivel de especie de las entrañas de escarabajos peloteros que se alimentaban de las heces de otros animales, incluido material de cerdos barbudos y ciervos sambar.

Hojas de té que cuentan el pasado

Investigadores de la Universidad de Trier y el Instituto Max Plank en Alemania llevaron su investigación de eDNA cerca de casa, quizás de manera incómoda. En junio, el equipo informó haber encontrado eDNA de 1279 especies distintas de insectos, arañas y otros artrópodos en tés y especias comprados en supermercados alemanes.

El té verde se llevó el primer premio (o el último, según se mire) con una media de 449 especies en cada muestra, y por extensión, en cada taza de té. La muestra de perejil y manzanilla, menta y té verde contenía eDNA de un promedio de 200 especies.

El hallazgo de que el ADN electrónico está bien conservado en materia vegetal seca almacenada a temperatura ambiente abre un tesoro potencial de nuevos datos, dicen los autores. Los especímenes botánicos históricos recolectados en todo el mundo durante siglos podrían contener información aún no examinada sobre las especies que los rodearon en vida.

Sin ‘bala de plata’

Pero la nueva disciplina no está exenta de inconvenientes: incluso los principales defensores de eDNA dicen que es un complemento, no un reemplazo, de las técnicas tradicionales de muestreo de campo.

Hasta ahora, el eDNA no puede revelar la edad, el sexo o la condición corporal de un organismo, y aunque se han realizado avances recientes, es difícil saber cuántos individuos están detrás de la lectura del eDNA para una especie. Necesitaremos cámaras trampa y observación en persona a la antigua durante muchos años por venir. Y aunque la recolección de muestras puede ser de baja tecnología, la contaminación es una amenaza tanto en el laboratorio como en el campo.

Aún así, es difícil exagerar la sensación de asombro que sienten los científicos ante el poder de la técnica.

“Si alguna vez has estado en una selva tropical, has visto todos estos espectáculos de la naturaleza y sabes que hay mucha vida ahí fuera”, dice Bohmann. “Luego llegas allí y apenas ves nada. Tienes que sentarte muy quieto y, si tienes suerte, escuchas algo que se aleja saltando. Pero con eDNA, de repente obtienes esta instantánea de lo que hay: todo este mundo de diversidad se abre ante ti”.


#ADN #oculto #está #revelando #secretos #vida #los #animales

Dejá un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.