Cómo los sensores de contaminación del aire pueden encontrar vida silvestre

El seguimiento de la biodiversidad en todo el mundo es increíblemente desafiante; los programas nacionales de monitoreo difieren ampliamente, la mayoría de los datos recopilados son erráticos y pocos se comparten públicamente.

Pero los científicos pueden haber encontrado una solución sorprendente: los filtros que ya se usan en todo el mundo para monitorear la contaminación del aire.

Durante décadas, estos dispositivos han estado capturando sin querer grandes cantidades de ADN ambiental de animales y plantas. Los científicos dicen que esto podría usarse para ayudarnos a comprender los cambios pasados ​​y futuros en la biodiversidad.

Un nuevo estudio realizado por científicos canadienses y del Reino Unido encontró que las estaciones que monitorean la calidad del aire recolectaron sin darse cuenta una gran variedad de ADN de animales y plantas en 2021 y 2022. Dice que los datos capturados podrían ser "un cambio de juego absoluto para rastrear y monitorear la biodiversidad" en todo el mundo.

En un caso de prueba, los científicos recuperaron ADN ambiental de más de 180 plantas, hongos, insectos, mamíferos y anfibios diferentes de filtros de calidad del aire ubicados en Escocia y Londres de septiembre a octubre de 2021 y abril y mayo de 2022. La infraestructura de monitoreo del aire "puede representan una gran oportunidad para recopilar datos de biodiversidad de alta resolución a escala nacional”, concluyen los científicos en el estudio.

"Nos sorprendió mucho identificar con éxito más de 180 taxones a partir de solo dos instrumentos", dice Joanne Littlefair, una de las coautoras del estudio y profesora de ciencias biológicas en la Universidad Queen Mary de Londres. Los animales incluían pequeños búhos, tritones lisos y 80 tipos diferentes de árboles y plantas. Los investigadores no identificaron especies inusuales o movimientos de población en su muestreo inicial. Dicen que esto demuestra que el ADN recolectado es local y "no viene de un continente diferente".

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En el estudio, los científicos extrajeron ADN ambiental transportado por el aire, arrojado en forma de células de la piel, saliva, cabello y heces, de los filtros y analizaron cebadores específicos, etiquetas moleculares, comparando sus resultados con bibliotecas de referencia en línea.

Elizabeth Clare, autora principal del estudio y profesora asistente de ecología molecular en la Universidad de York en Canadá, dice que los hallazgos son "realmente emocionantes" ya que muestran que la infraestructura existente se puede aprovechar para la investigación de la biodiversidad.

"Ya existe una infraestructura y podemos recolectar material que es increíblemente valioso como subproducto de su operación", dice Clare.

Significa que las redes de calidad del aire existentes y establecidas podrían ser una gran fuente sin explotar de datos de biodiversidad, según Andrew Brown, científico principal del Laboratorio Nacional de Física, que administra las redes para la Agencia Ambiental del Reino Unido.

Las estaciones de calidad del aire de todo el mundo recopilan datos diariamente o semanalmente de una manera altamente regulada y estandarizada, dice Brown, lo que significa que "recopilan exactamente lo mismo exactamente de la misma manera día tras día".

El ADN ambiental podría ayudar a monitorear especies como los hongos que son difíciles de identificar usando métodos convencionales (Crédito: Craig Joiner / Getty Images)

Mark McCauley, investigador de la Universidad de Florida, dice que los filtros de aire no solo ayudan a brindar información importante sobre qué especies están presentes en un lugar específico, sino que también permiten a los científicos analizar "cómo ocurren los cambios en estas especies en escalas geográficas y temporales que habría sido imprevisto hasta hace poco".

El monitoreo regular proporcionado por los filtros de aire es "inaudito en la ciencia de la biodiversidad" y es crucial para comprender los cambios de las especies, ya que permite a los científicos estudiar la dinámica de las poblaciones animales y ver cómo cambian con el tiempo, dice Clare.

A diferencia de las muestras individuales, tales mediciones repetidas pueden "brindar una imagen realmente completa de lo que está sucediendo en el área", dice Clare. "Puedes detectar la migración de una población [particular], la llegada de una nueva especie o un paisaje cambiante [debido al] cambio climático".

El problema con el monitoreo actual de la biodiversidad es que no existe un método sistemático para hacerlo, dice Littlefair. En el Reino Unido, por ejemplo, los científicos dependen en gran medida de los datos recopilados por "científicos ciudadanos" para monitorear especies. Esto funciona para las "especies carismáticas", como las mariposas y las aves, pero hay registros deficientes para otras especies, como los hongos y los animales nocturnos, que son menos populares y más difíciles de identificar, dice.

"Lo mejor del ADN ambiental de estas redes [de calidad del aire] es que podemos usarlo para buscar cualquier grupo taxonómico que queramos", dice Littlefair.

Pero Clare advierte que todavía hay "muchas incógnitas", como el impacto del tamaño y la actividad del cuerpo en la muestra de ADN. Sin embargo, la suposición es que todas las especies arrojan ADN y que "deberíamos tener la misma probabilidad de detectar algo si está dentro del rango", dice.

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El nuevo estudio no es el primero en analizar si las partículas en el aire pueden ayudar a identificar especies. Un estudio de 2022 realizado por Clare y otros científicos encontró que el aire en un zoológico contiene suficiente ADN ambiental para identificar a los animales que residen allí. Analizaron el ADN que los animales transportan por el aire, incluido el aliento, la saliva, el pelaje y las heces, y lograron detectar 49 especies de vertebrados en el zoológico de Copenhague.

El ADN en el aire es una herramienta útil para los científicos, ya que les permite detectar "especies que no podemos ver que están allí", dijo Kristine Bohmann, autora principal del estudio y ecologista molecular de la Universidad de Copenhague, cuando se publicó el estudio. También requiere menos recursos y es menos costoso que otros métodos de monitoreo de la biodiversidad, que implican la instalación de cámaras trampa o el seguimiento de huellas, dijo.

Matthias Obst, profesor asociado de la Universidad de Gotemburgo en Suecia, dice que existen varias limitaciones cuando se trata de rastrear la biodiversidad usando filtros de aire. Estas estaciones a menudo no están operativas en lugares biodiversos, señala, y es probable que haya una tasa mucho más alta de falsos positivos que en el caso de los métodos convencionales. Los filtros podrían, por ejemplo, capturar el ADN de un pájaro que pasa o el polvo que lleva el viento.

"No debemos adelantarnos", dice. "Los métodos de ADN ambiental tienen un gran potencial, pero hay poca evidencia en este artículo de una "infraestructura de monitoreo de la biodiversidad".

Clare dice que los filtros no solo se encuentran en entornos urbanos, sino que a menudo se encuentran en parques nacionales y regiones biodiversas. Ella espera que el estudio incentive a los países a establecer estaciones en nuevos lugares de "importante interés ecológico" y a preservar y archivar el ADN capturado por los filtros de aire.

"En muchos lugares, el ADN ambiental [capturado por los filtros de aire] se desecha casi de inmediato. Con este estudio piloto, hemos demostrado el valor ecológico de estas muestras, por lo que esperamos que los datos se archiven y estudien", dice.

Clare agrega que puede ser un tesoro increíble.

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