Una técnica genética permitirá explorar la biodiversidad ictícola de la Amazonia sin capturar animales

Científicos identificaron los órdenes de peces existentes en la cuenca del río Javari mediante la secuenciación de las moléculas de ADN presentes en las muestras de agua. Con todo, para dotar de mayor sensibilidad y capacidad a este método de diferenciación de especies, será necesario también crear bibliotecas de material genético que podrán servir de referencia

Por André Julião  |  Agência FAPESP – Una expedición científica por la cuenca del río Javari, en la frontera entre Brasil, Colombia y Perú, demostró la factibilidad de emplear la denominada secuenciación de ADN ambiental para investigar la diversidad de peces de la Amazonia. Este método consiste en extraer las moléculas de ADN existentes en muestras de agua para luego examinar a qué especies pertenecen mediante el empleo de marcadores genéticos.

En esta investigación, publicada en la revista Scientific Reports, también se abordaron las actuales limitaciones de la referida técnica para el estudio de ambientes altamente diversos como el amazónico.

“Debemos continuar capturando e identificando a los animales con los métodos tradicionales para crear bibliotecas de material genético. Estas servirán de referencia para comparar con lo que se encuentre en las muestras de agua. Con los avances de la técnica, es posible que dentro de algunos años podamos saber acerca de todos los peces existentes en un lugar sin capturarlos”, dice Carlos David de Santana, investigador asociado del Museo Nacional de Historia Natural del Instituto Smithsoniano, en Estados Unidos, y primer autor del estudio.

Este trabajo integra el proyecto “Diversidad y evolución de Gymnotiformes”, apoyado por la FAPESP y coordinado por Naércio Menezes, docente del Museo de Zoología de la Universidad de São Paulo (MZ-USP), en Brasil. “La extracción del ADN de muestras de agua crea una expectativa sumamente favorable para la preservación del medio ambiente, pues los medios usuales de recolección de muestras de animales que viven en el ambiente acuático comprenden el uso de redes y otros implementos de pesca, que terminan causando impactos”, explica Menezes, coautor del artículo.

Durante 18 días, el grupo de investigadores recorrió toda la cuenca del río Javari. En tres de los 46 puntos donde se realizaron las recolecciones de peces se extrajeron muestras de agua. En total, la recolección resultó en la sorprendente cifra de 443 especies capturadas, de las cuales más de 60 son nuevas para la ciencia.

En los lugares donde se recolectó el ADN ambiental, se capturaron 201 especies mediante la aplicación de los métodos tradicionales. Con todo, el análisis del ADN ambiental dio cuenta de identificar con precisión (a nivel de especies) a 58 (el 26 %) de las muestras.

“Una de las explicaciones para ello es la falta de material genético de referencia en bancos de datos que pueda servir a los efectos de realizar la comparación. No obstante, en ese lugar en particular pesaba el hecho de que muchas especies son completamente nuevas, desconocidas incluso mediante los métodos tradicionales de identificación”, explica Gislene Torrente-Vilara, docente del Instituto del Mar de la Universidad Federal de São Paulo (Unifesp), con sede en la ciudad de Santos, otra coautora del estudio.

La investigadora encabezó la expedición como parte del proyecto Amazon Fish, apoyado por la FAPESP, que redundó en una nueva comprensión de la distribución de las especies de peces en la Amazonia (lea más en: agencia.fapesp.br/31962). 

El ADN en 100 mililitros de agua

Para secuenciar el ADN ambiental, los investigadores extrajeron primeramente muestras de 100 mililitros de agua en cada uno de los tres puntos predeterminados. El agua pasó por un filtro a través de una jeringa y luego se la mezcló con una solución que impide que se degrade el ADN.

Actualmente, para identificar especies de peces presentes en el ADN ambiental, el marcador genético más utilizado en el mundo es un fragmento del ADN mitocondrial conocido como 12S. Para hallar esa pequeña parte del código genético en el agua, los científicos utilizaron kits de extracción de ADN tanto para sangre como para tejidos. Excrementos o cualquier parte de los animales que estén presentes en el agua pueden “capturarse” con esta técnica.

Sin embargo, 12S es un tramo del código genético con una evolución lenta. Posiblemente por eso no servirá para identificar a todos los peces a nivel de especies, toda vez que en la Amazonia muchas divergieron en más de una ocasión en pocos millones de años, algo considerado reciente en términos evolutivos.

También por este motivo, el ADN ambiental generó un retrato preciso únicamente de los órdenes de peces presentes en las muestras. Asimismo, fue posible diferenciar a las comunidades presentes en ríos con respecto a aquellas que habitan en los llamados igarapés, riachos que se internan en el monte.

Con la mayor diversidad de esos animales de agua dulce del mundo, la Amazonia contabiliza 18 órdenes, subdivididos en 60 familias. Son más de 500 géneros y una cifra superior a las 2.700 especies.

“Aun con una biblioteca adecuada, será sumamente difícil lograr la identificación completa al nivel de las especies con ese marcador solamente. Dos anguilas eléctricas que divergieron recientemente, por ejemplo, Electrophorus voltai y E. electricus, podrán aparecer como una sola especie”, comenta De Santana (lea más sobre las especies de anguilas eléctricas en: agencia.fapesp.br/31435). 

Así y todo, se espera que en los próximos años esta técnica avance a punto tal de que sea posible secuenciar más de un tramo de ADN simultáneamente, para así poder definir con precisión a las especies. Hasta entonces habrá crear las bibliotecas genéticas de referencia. De Santana añade que pretende catalogar material genético al menos de todas las familias de peces amazónicos y de la mayor parte de los géneros.

En ese marco, los autores subrayan que los museos de historia natural son las instituciones ideales para crear las bibliotecas genéticas de referencia y almacenar muestras del ambiente. A medida que las tecnologías avancen, el material depositado podrá secuenciarse con una precisión cada vez mayor.

“Los museos procuran preservar muestras de la biodiversidad con la mira puesta en larguísimos horizontes temporales, dejándolas disponibles para su estudio por parte de las generaciones futuras. Empero, para mantener ese material genético viable durante un largo tiempo, esas instituciones deben construir o expandir significativamente sus crioinstalaciones, con readecuaciones de sus espacios físicos y la adquisición masiva de equipos tales como ultrafrízeres y tanques de nitrógeno líquido”, culmina Aléssio Datovo, coautor del estudio y curador de peces del MZ-USP. Esta institución fue la primera en Brasil que depositó muestras de ADN ambiental.

La técnica cuenta a su vez con potencial para la realización del monitoreo ambiental e incluso para convocar a las escuelas y comunidades ribereñas a participar en la conservación del medio ambiente, mediante programas de ciencia ciudadana (lea más en: agencia.fapesp.br/37112). 

Puede leerse el artículo intitulado The critical role of natural history museums in advancing eDNA for biodiversity studies: a case study with Amazonian fishes en el siguiente enlace: www.nature.com/articles/s41598-021-97128-3.