Una de las grandes interrogantes sobre el uso del ADN en el agua de mar para hacer listas de especies es si proviene de un sitio específico o si ha flotado desde otro lugar. En este estudio, los investigadores pudieron distinguir diferentes hábitats marinos utilizando solo ADN. Aquí los científicos descubrieron que los manglares tenían la mayor cantidad de biodiversidad. Foto por Elaine Shen.
Smithsonian usa ADN para distinguir
hábitats marinos tropicales en Panamá
por STRI
Investigadores de seis universidades y museos se reunieron en el Instituto Smithsonian de Investigaciones Tropicales (STRI) y descubrieron ADN de casi 9000 distintos tipos de animales en las aguas de la Bahía de Almirante y sus alrededores en la provincia de Bocas del Toro de Panamá. Apostaron por una técnica poderosa no solo para identificar especies en peligro de extinción e invasoras, sino también para monitorear los cambios ambientales en la Bahía. El equipo demostró que podían distinguir la diferencia entre cinco hábitats diferentes basados en minúsculos trozos de ADN que flotaban en el agua de mar. ¡No solo detectaron muchos de los peces en el mar, sino que también detectaron miles de invertebrados marinos, microbios e incluso un ratón!
“Por lo general, los estudios marinos se centran en un grupo: peces, invertebrados o microbios”, comentó Matthieu Leray, becario postdoctoral en STRI, que lidera un proyecto más amplio para comparar organismos marinos en los océanos Caribe y Pacífico de Panamá. “En esta investigación tratamos de observar todos los grupos de animales simultáneamente. Una razón por la que podríamos hacer eso es porque la fauna marina de Bocas del Toro es relativamente conocida”.
Compararon cinco hábitats diferentes (manglares, lechos de pastos marinos, fondos arenosos, arrecifes de coral y muelles de botes) de la manera tradicional (un buzo nada y registra todos los peces que ve) y también recolectando ADN ambiental (eADN) en muestras de agua de cada hábitat.
Elaine Shen, ex pasante de licenciatura de la Universidad de Rice, escribió el artículo resultante en Informes científicos basados en su proyecto de investigación de pasantías de verano.
“Espero que esto inspire a otros estudiantes universitarios a solicitar fondos para investigación y pasantías remuneradas que parecen estar fuera de su alcance, pero que en realidad son alcanzables. Me hizo creer que, si estás dispuesto a trabajar, todo es posible”. Elaine, ahora estudiante de doctorado en la Universidad de Rhode Island, espera pacientemente a que termine la cuarentena para partir a Indonesia a trabajar en su investigación doctoral utilizando las mismas técnicas de ADN en un área donde se sabe mucho menos.
El ADN en el agua de mar proviene de lo que los animales dejan: excremento, piel y células sanguíneas, escamas y moco.
Los genetistas determinan y comparan la secuencia de nucleótidos en cada cadena de ADN. Imagine un collar de perlas de diferentes colores. Cada secuencia única (patrón de colores) se denomina unidad taxonómica operativa (OTU). Al comparar estos patrones con las secuencias de ADN de las especies recolectadas anteriormente, descubren qué especies estaban en cada muestra de agua. Debido a que el Smithsonian tiene una estación marina en Bocas del Toro, aprovecharon una enorme base de datos de 6,500 especies que los científicos han registrado durante las últimas dos décadas, así como varias otras herramientas como una guía virtual de Peces del Gran Caribe, disponible como aplicación para iPhone.
En total, encontraron 23,123 OTU diferentes. 8,781 de estos eran animales multicelulares. Y de estos, pudieron identificar alrededor de 800 especies. Los peces representaron menos del uno por ciento del total, según los resultados de eADN. De todos los OTU que podrían coincidir con especies conocidas, solo se informó previamente del 40 por ciento. Eso significa que cientos de nuevas especies esperan ser descubiertas.
Aunque los buzos que realizaron el estudio visual tradicional observaron un total estimado de 7 millones de peces, el número total de especies en sus listas fue de solo 97. La técnica de eADN, que requiere menos mano de obra, encontró 43 especies adicionales.
Al comparar el ADN del agua de mar, pudieron distinguir entre manglares y sitios de pastos marinos, entre arrecifes y sitios arenosos y entre sitios que estaban en la bahía y sitios expuestos a condiciones de océano abierto. Los manglares fueron los más diversos, seguidos de los lechos de pastos marinos, aguas abiertas (muestras de muelles), fondos arenosos y arrecifes de coral. Aunque los arrecifes pueden albergar a los animales más llamativos… peces de colores brillantes y anémonas de mar, estos otros hábitats albergan animales discretos que aún no se han identificado.
“Nuestro hallazgo de que el eADN recolectado de distintos hábitats fue diferente es importante”, comentó Leray. “No existe una herramienta mágica para estudiar la biodiversidad marina. A las personas les ha preocupado que el ADN en el agua de mar pueda moverse y no representar un hábitat en particular. El ADN dura de 8 horas a un día, por lo que puede moverse en cierta medida, pero demostramos que era específico de un hábitat dado”.
“Eso fue realmente lo mejor de nuestro proyecto”, comentó Bryan Nguyen, miembro del Museo Nacional de Historia Natural en Washington. “Debido a que podríamos mostrar diferencias entre hábitats, descubrimos algo nuevo sobre eADN que será útil en el futuro a medida que monitoreamos diversos paisajes marinos. También nos enseñó el valor del uso de eADN y métodos visuales. Cada técnica le brinda diferentes partes de la imagen. Con ambos, obtienes una vista mucho más completa”.
Referencia: Nguyen BN, Shen EW, Seemann J, Correa AMS, ODonnell JL, Altieri AH, Knowlton N, Crandall, KA, Egan SP, McMillan WO, Leray M. 2020. Environmental DNA survey captures patterns of fish and invertebrate diversity across a tropical seascape. Scientific Reports. https://doi.org/10.1038/s41598-020-63565-9
Aunque muchos hábitats de las aguas poco profundas en Bocas del Toro estaban cerca uno del otro, estos albergaban distintos conjuntos de organismos que impulsaban patrones de biodiversidad dentro de ellos. Foto por Elaine Shen.
La investigación ambiental de ADN captura patrones de la diversidad de peces y invertebrados del paisaje marino tropical. Usando eADN, descubrimos que las comunidades animales se distinguían entre los hábitats adyacentes y descubrimos más diversidad de peces que por medio de las observaciones.
De izq. a der.: Elaine Shen, Will Wied y la Dra. Janina Seemann en el campo recolectando muestras. Mientras Elaine tomaba muestras de agua, Will y la Dr. Seemann inspeccionaron las comunidades de peces en cada sitio. Foto por Elaine Shen.
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