La biodiversidad de un lugar se puede calcular a partir del ADN del aire

El aire en un zoológico está lleno de olores, desde el pescado que se usa como alimento hasta el estiércol de los herbívoros que pastan, pero también está lleno de ADN de los animales que viven allí, y ahora los científicos pueden detectarlo.

Christina Lynggaard y Kristine Bohmann recolectan muestras de aire en el zoológico de Copenhague

Christina Lynggaard y Kristine Bohmann recolectan muestras de aire en el zoológico de Copenhague

Foto: Christian Bendix

Tomar muestras de aire de un zoológico local para recolectar el suficiente ADN e identificar a los animales cercanos. Puede sonar a ciencia ficción, pero en un hito que en el futuro podría resultar en una herramienta no invasiva y muy valiosa para rastrear la biodiversidad, eso es precisamente lo que han conseguido de manera independiente dos grupos de científicos de las universidades de Copenhague y Queen Mary de Londres.

Los animales terrestres pueden ser monitoreados de diversas maneras: directamente, con una cámara u observándolos en persona; o indirectamente, a través de las huellas o heces. El inconveniente de estos métodos es que su detección implica un trabajo de campo muy intensivo y por regla general se necesita que el animal esté físicamente presente. Por ejemplo, monitorear animales con una cámara requiere saber dónde colocar las cámaras en el camino del animal, examinar miles de imágenes y, por lo general, un poco de suerte. “Pero la captura de ADN ambiental de vertebrados nos permite detectar incluso los animales que no podemos ver”, explica la investigadora Kristine Bohmann, directora del equipo de la universidad de Copenhague.

Varios dingos del zoo de Hamerton, en Reino Unido, observan con un equipo de muestreo de aire con curiosidad.

Varios dingos del zoo de Hamerton, en Reino Unido, observan con un equipo de muestreo de aire con curiosidad.

Foto: Elizabeth Clare

“Al principio de mi carrera fui a Madagascar con la esperanza de ver muchos lémures, pero en realidad, rara vez los vi. En cambio, la mayoría de las veces los escuché saltando a través del dosel del bosque", continúa Bohmann. "Detectar algunas especies por observación directa puede ser muy trabajoso, especialmente si son escurridizas y viven en hábitats muy cerrados o inaccesibles”, añade.

"En comparación con lo que los científicos pueden encontrar en ríos y lagos, monitorear el ADN en el aire es realmente difícil, porque el este se encuentra muy disperso", añade por su parte Elizabeth Clare, investigadora principal del equipo de la Universidad Queen Mary de Londres. “Sin embargo nuestros estudios en zoológicos aún no han fallado a la hora de tomar diferentes muestras en distintas ubicaciones y con diversos enfoques experimentales. Todo funcionó, y lo hizo sorprendentemente bien", añade.

En lo que Bohmann y Clare se basan en sus investigaciones para seguimiento de la vida silvestre son muestras que contienen ADN desprendido de los animales. Se trata del conocido como ADN ambiental, detectable mediante técnicas bien establecidas que se utilizan con mayor frecuencia en muestras de agua para monitorear organismos acuáticos.

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Cada grupo de investigación llevó a cabo su estudio en un zoo local mediante la recolección de muestras en varios lugares del zoológico, ya fueran interiores o se encontraran al aire libre. “Para recolectar el ADN ambiental del aire usamos un ventilador como el que se usa para enfriar un ordenador y le colocamos un filtro. Luego lo dejamos funcionar durante un tiempo”, explica Christina Lynggaard, investigadora postdoctoral en la Universidad de Copenhague y autora principal de uno de los dos artículos que han sido publicados en la revista Current Biology, en este caso titulado Airborne environmental DNA for terrestrial vertebrate community monitoring.

"La captura de ADN ambiental de vertebrados nos permite detectar incluso los animales que no podemos ver."

El ventilador aspira aire del zoológico y sus alrededores que podría contener material genético de diversas fuentes, como aliento, saliva, pelo o heces, aunque los investigadores no han determinado la fuente exacta. “Podría ser cualquier cosa que pueda flotar y que sea lo suficientemente pequeña como para continuar suspendido en el aire”, continúa Lynggaard. “Después de la filtración extrajimos el ADN del filtro y usamos la amplificación por PCR para hacer muchas copias del ADN animal. Tras la secuenciación del ADN procesamos millones de secuencias y finalmente las comparamos con una base de datos de referencia de para identificar cada especie".

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“Hay algo de acto de fe en esto, porque cuando se trabaja con muestras de ADN de tejido o incluso acuáticas, se puede medir la cantidad de ADN que se tiene, pero con estas muestras estamos tratando con cantidades de ADN forense diminutas”, cuenta por su parte Clare, autora principal del otro artículo que se publica en la misma revista especializada bajo el título Measuring biodiversity from DNA in the air. “En muchos casos, cuando solo tomamos muestras durante unos minutos no podemos medir el ADN, por lo que tenemos que pasar a la siguiente etapa de PCR, donde averiguamos si hay algo en él o no. Cuando tomamos muestras durante horas, obtenemos más, pero hay una compensación", detalla la investigadora.

Todos los caminos llevan al ADN

En cada estudio, los investigadores detectaron la presencia de animales tanto del propio zoológico como de los alrededores. El equipo de Clare, de la Universidad Queen Mary de Londres, detectó ADN de 25 especies de mamíferos y aves, e incluso el ADN del erizo euroasiático que se encuentra en peligro de extinción en el Reino Unido.

Elizabeth Clare toma muestras de aire para recolectar ADN en el aire

Elizabeth Clare toma muestras de aire para recolectar ADN en el aire

Foto: Elizabeth Clare

Por otro lado, el equipo de Bohmann, de la Universidad de Copenhague, detectó 49 especies de vertebrados, incluidos mamíferos, aves, reptiles, anfibios y peces, entre los que se encontraban animales del zoológico como el okapi, el armadillo e incluso el guppy, localizado en un pequeño estanque. Sin embargo también hallaron el ADN de animales locales de los alrededores como ardillas, ratas y ratones, además del de especies de peces utilizadas como alimento para otros animales en el zoológico.

Al elegir un zoológico para la ubicación de sus estudios, los investigadores conocían la posición de una gran colección de especies no nativas, por lo que podían diferenciar entre una señal real y un contaminante. “Al principio habíamos pensado en ir a una granja, pero si recogíamos por ejemplo el ADN de una vaca, hubiéramos tenido que preguntarnos si esa vaca estaba en el lugar, a 100 kilómetros de distancia o en el almuerzo de alguien”, explica Clare. “Pero al usar el zoológico como modelo, no hay manera de detectar el ADN de un tigre salvo que se trate del tigre del zoológico. Gracias a ello pudimos comprobar las tasas de detección".

“Nuestros dos laboratorios desarrollan y aplican nuevas herramientas, por lo que quizás no sea tan sorprendente que ambos terminemos con la misma idea al mismo tiempo”, continúa la investigadora haciendo referencia al estudio desarrollado paralelamente en la Universidad de Copenhague. De hecho, que ambos grupos de investigación estén publicando al mismo tiempo en la revista Current Biology está lejos de ser una coincidencia. Después de ver ambos artículos en un servidor de prepublicación los dos grupos decidieron enviar sus manuscritos conjuntamente a la revista. “Decidimos que preferiríamos arriesgarnos un poco y decir que no estamos dispuestos a competir en esto”, cuenta Clare. Por supuesto Bohmann piensa igual. Ahora ambos equipos están ansiosos por ver cómo se desarrolla esta técnica.

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