El principal reto que se encuentra el ser humano en la conservación de la biodiversidad es la falta de información básica sobre la distribución, abundancia, requisitos de los hábitat y amenazas que existen. Para obtener estos datos, se necesitan métodos eficientes y específicos para detectar y cuantificar la diversidad. De esta necesidad y de la colaboración de varios científicos y equipos de investigación durante años nace la técnica del ADN ambiental.
¿Qué es el ADN ambiental?
El ADN ambiental o eDNA es un enfoque de muestreo eficiente, no invasivo y fácil de estandarizar con un gran potencial como herramienta de seguimiento ambiental. Esta metodología permite secuenciar (determinar el orden exacto de las bases en una cadena de ADN) muchos organismos a la vez mediante la técnica del metabarcoding y es, por lo tanto, una herramienta muy importante para la determinación de la biodiversidad y caracterización de los ecosistemas, tanto en el medio ambiente terrestre como acuático.
El ADN ambiental también permite la detección temprana de especies invasoras, así como la detección de especies raras y/o difíciles de detectar y el estudio de la dieta de una especie. Así, el potencial del ADN ambiental en la investigación biológica parece casi ilimitado.
Aplicaciones del ADN ambiental
Las aplicaciones del ADN ambiental son diversas. Desde la monitorización de la biodiversidad hasta la detección temprana de especies invasoras, esta tecnología ofrece una visión nueva de la vida en nuestro planeta. Además, la genómica ambiental se utiliza cada vez más en vigilancia ambiental y evaluación del impacto humano en los ecosistemas.
Sus principales aplicaciones son las siguientes:
- Detección de especies raras, en peligro de extinción e invasoras: el muestreo repetido con estudios convencionales es caro y puede causar daños irreparables al organismo objetivo o a su hábitat. Así, el ADN ambiental ofrece un enfoque rentable para el seguimiento no invasivo de dichas especies.
- Estimación de la distribución de las especies: el seguimiento de algunas especies sigue siendo un reto, en parte por sus distribuciones geográficas, la comprensión limitada de sus estilos de vida y las limitaciones metodolóficas. Los análisis de ADN ambiental mejoran este seguimiento a gran escala.
- Vigilancia biológica de la salud y la dinámica de los ecosistemas: las invasiones biológicas, las plagas y las enfermedades constituyen una de las amenazas más graves para la biodiversidad mundial. Velar por ella es sinónimo de salvaguardar la economía y salud pública. Uno de los retos es detectar estos efectos nocivos, sobre todo cuando se encuentran a baja densidad. El ADN ambiental ha demostrado que es un método de muestreo muy eficaz y capaz de vigilar la propagación y el establecimiento de agentes biológicos nocivos mediante la detección temprana, el análisis de los patrones de propagación y la evaluación de la dinámica de la población.
- Análisis de la dieta e interacciones tróficas: se necesitaba un método eficaz para comprender y cuantificar las interacciones bióticas, como las relaciones depredador-presa y hospedador-parásito son componentes clave de la investigación ecológica. El ADN ambiental se utiliza cada vez más en el análisis de dietas para estimar la diversidad, composición y frecuencia de aparición de elementos de presa en las heces de depredadores. Además, el ADN depositado por los polinizadores en las flores y por los dispersores en las semillas también sirve para investigar las interacciones planta-polinizador y el papel de estas interacciones en el mantenimiento de las funciones de los ecosistemas.
- Ecología del desove: identificar las zonas de desove es clave para la gestión eficaz y la conservación de estas especies. Hasta ahora, la comprensión de la ecología reproductiva natural de estos organismos se hacía con recolección de huevos, larvas y adultos en condiciones de desove, a veces en zonas de aguas de profundidad o momentos del día diferentes a los que se producen realmente los desoves. El ADN ambiental permite, de forma no invasiva, la detección de una especie independientemente de su etapa vital o sexo.
- Seguimiento de la biodiversidad y estudio de ecosistemas antiguos: esta aplicación es especialmente útil en regiones megadiversas con muchas especies raras. El ADN ambiental ha aumentado nuestra capacidad de monitorizar la biodiversidad pasada y presente.
- Respuesta a la contaminación: el ADN ambiental se utiliza principalmente para el estudio de las respuestas del medioambiente ante los cambios provocados por la contaminación. También se usa para averiguar las probabilidades de una especie de sobrevivir o no a un contaminante. Así, se obtiene información sobre la gravedad del mismo**.
- Análisis de la calidad del aire: este análisis suele centrarse en la caracterización del microbioma, comunidades fúngicas y/o polen en suspensión. El
estudio del microbioma existente en el aire permite evaluar sus posibles efectos tóxicos o alergénicos sobre la salud humana y el medio ambiente*.
Metodología del ADN ambiental
La metodología del ADN ambiental se compone de cinco fases:
- Muestreo: recolección de muestras ambientales en agua, aire, sedimento y suelo. El muestreo debe ser representativo y cuidadosamente planificado para capturar la diversidad de organismos presentes en el ambiente.
- Aislamiento: una vez recolectadas las muestreas, se procede a aislar el ADN de los organismos presentes en ellas.
- Secuenciación: esto implica determinar el orden exacto de las bases en la cadena de ADN. En Eurofins Environment Testing Spain utilizamos Secuenciación de Próxima Generación.
- Análisis y procesamiento computacional: análisis bioinformático para identificar y caracterizar los organismos presentes en la muestra. Esto puede incluir la comparación de las secuencias de ADN con bases de datos de secuencias conocidas. También la identificación de genes específicos, cuantificación de la diversidad y abundancia de los organismos.
- Interpretación: interpretación de la información para comprender la composición y la función de la comunidad microbiana.
Eurofins Environment Testing Spain, a la vanguardia
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*(Kingsly C. Beng, Richard T. Corlett, 2020). Applications of environmental DNA (eDNA) in ecology and conservation: opportunities, challenges and prospects.
** (Huerta Vela A., 2020). Aplicaciones de las técnicas de ADN ambiental en Ciencias Ambientales.
