La recolección accidental de ADN por sensores de aire podría revolucionar el seguimiento de la vida silvestre

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Una estación de monitoreo de la calidad del aire en Lodon está cerca de un parque de ciervos, por lo que recoge ADN de especies como el gamo (Dama dama) en sus filtros. Crédito: Robert Knell

Los científicos podrían controlar la flora y la fauna del mundo analizando el ADN que flota en el aire. Esa es la conclusión de un estudio publicado el 5 de junio en Current Biology1, en el que un equipo identificó más de 180 tipos de organismos, incluidas plantas, hongos, insectos y animales, utilizando ADN capturado por filtros de estaciones de monitoreo de contaminación del aire. Los investigadores dicen que, debido a la ubicuidad de tales estaciones, el método podría transformar el monitoreo de la biodiversidad en la Tierra e incluso podría detectar especies raras.

La biodiversidad mundial se está desplomando: algunas estimaciones sugieren una caída del 69 % en las poblaciones de vida silvestre desde 1970. Los científicos luchan por hacer un seguimiento de los cambios en los ecosistemas y las tasas de disminución de las especies porque carecen de infraestructura para medir la biodiversidad a gran escala. Por lo general, los investigadores o los voluntarios de conservación monitorean algunas especies terrestres en regiones pequeñas utilizando métodos que requieren mucho trabajo, como la vigilancia con cámaras, las observaciones en persona y el examen de rastros, incluidas huellas y heces. A gran escala, solo son posibles mediciones muy generales, como las evaluaciones de la cubierta forestal.

Fuente: ref. 1

Pero el ADN ambiental (eDNA, por sus siglas en inglés), pequeñas cantidades de material genético arrojado por los seres vivos, que se recopila automáticamente mediante redes de seguimiento de la contaminación del aire, podría ayudar a resolver este problema, dice Elizabeth Clare, ecologista molecular de la Universidad de York en Toronto, Canadá, y líder. autor del estudio.

Los científicos han estado recolectando y secuenciando eDNA de muestras de suelo y agua durante aproximadamente 20 años para rastrear especies raras o en peligro de extinción, como el gran tritón crestado (Triturus cristatus) en el Reino Unido y los pinzones de Gould (Erythrura gouldiae) en Australia. Las agencias reguladoras han usado eDNA para detectar especies invasoras; por ejemplo, el Servicio de Pesca y Vida Silvestre de EE. UU. lo utiliza para monitorear la carpa plateada (Hypophthalmichthys molitrix) en el sistema de los Grandes Lagos. Pero no fue sino hasta el año pasado que los científicos, incluida Clare, informaron que el eDNA puede capturarse de muestras de aire y usarse para explorar la biodiversidad terrestre2. El ADN probablemente proviene de células desprendidas por organismos, dicen los investigadores.

En la última investigación, Clare y sus colegas realizaron un estudio piloto en el que obtuvieron acceso a las estaciones de monitoreo de la calidad del aire existentes en el Reino Unido en Londres y cerca de Edimburgo, para ver si podían atrapar el eDNA en el aire de la flora y la fauna locales. Ambos están diseñados para monitorear contaminantes atmosféricos como el plomo en partículas que quedan atrapadas en los filtros de los dispositivos. La estación de Edimburgo es parte de una red en todo el Reino Unido que está a cargo en parte del Laboratorio Nacional de Física (NPL) en Teddington.

El Servicio de Pesca y Vida Silvestre de EE. UU. utiliza eDNA para monitorear la carpa plateada (Hypophthalmichthys molitrix), una especie invasora. Crédito: Jason Lindsey/Alamy

Los investigadores instalaron la estación de Londres, que está al lado de un parque de ciervos, para tomar muestras en varios intervalos de tiempo, desde una hora hasta una semana, lo que les permitió probar si el tiempo de muestreo es importante. También exploraron cuánto tiempo podrían conservarse las muestras analizando los filtros de la estación de Edimburgo, que recogieron ADN durante una semana antes de almacenarse durante ocho meses.

El equipo de investigación, que incluía a científicos del NPL, extrajo y secuenció el ADN electrónico de una cuarta parte de cada filtro. Luego, los científicos compararon las secuencias con las disponibles en bases de datos de ADN como GenBank, administrada por los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU.

Los investigadores se sorprendieron al encontrar ADN de tantos grupos de organismos en los filtros. Entre ellas se encontraban 34 especies de aves, como reyezuelos (Troglodytes troglodytes) y carboneros (Parus major), así como fresnos (del género Fraximus), ortigas (del género Soleirolia) y hongos patógenos Septoriella (ver 'Manteniendo fichas sobre taxones').

La ventaja de usar las estaciones de monitoreo del aire existentes es que esta infraestructura ya está instalada en muchos países del mundo, incluso en América del Norte y Central, Europa, Asia y el hemisferio sur, dicen los investigadores. Instan a los operadores de estaciones de monitoreo a preservar los filtros después del análisis de la calidad del aire para que los ecologistas puedan usarlos.

"Hasta que realmente entendamos su valor ecológico, debemos dejar de tirarlos", dice Clare.

Los investigadores recuperaron ADN de vida silvestre de la estación de monitoreo de la calidad del aire de Auchencorth Moss cerca de Edimburgo. Crédito: Laboratorio Nacional de Física/Operador del sitio local

Eily Allan, bióloga molecular y científica en jefe de eDNA Collaborative, un programa de investigación de la Universidad de Washington en Seattle, dice que la recolección automatizada de eDNA en el aire utilizando las redes existentes de estaciones de monitoreo del aire podría "impulsar el monitoreo ambiental al siglo XXI". siglo". Hace que la comunidad investigadora pase de un muestreo inconexo a una recopilación de datos regular, repetida y a largo plazo, añade.

Pero antes de que el método de monitoreo pueda implementarse ampliamente, los investigadores deben resolver algunos detalles, incluido el tiempo óptimo de muestreo para garantizar una amplia recolección de eDNA. El equipo dice que sus datos sugieren que un día es demasiado corto para el muestreo, pero una semana es demasiado larga: hay un punto óptimo entre recolectar suficiente ADN y mantenerlo durante tanto tiempo que el material se degrada.

Otras incógnitas incluyen qué tan lejos viaja el eDNA en el aire, lo que determinará qué tan grande es el área que este método puede monitorear. La coautora del estudio, Joanne Littlefair, ecologista molecular de la Universidad Queen Mary de Londres, dice que el equipo también está trabajando en qué información ecológica puede proporcionar el eDNA más allá de identificar especies. Por ejemplo, sugiere que es poco probable que el método pueda medir la abundancia de especies. Pero podría monitorear las migraciones de aves y cómo están cambiando en respuesta al cambio climático.

"Todavía no sabemos realmente lo que puede mirar de manera confiable", dice ella.

doi: https://doi.org/10.1038/d41586-023-01850-z

Littlefair, JE et al. actual Biol. https://doi.org/10.1016/j.cub.2023.04.036 (2023).

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Clare, E. L. et al. Curr. Biol. 32, 693–700 (2022).

Artículo PubMed Google Académico

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