Mucho de lo que sabemos sobre pautas de biodiversidad viene de un amplio trabajo de campo, con investigadores expertos tomando muestras e identificando especies en un proceso que lleva miles de horas de trabajo. Pero las nuevas tecnologías pueden revolucionar este proceso al permitirnos controlar los cambios en la biodiversidad a velocidades y escalas inimaginables hace apenas una década.
Un nuevo artículo publicado en Ecology Letters ofrece una solución tecnológica al problema de supervisar la biodiversidad en tiempo real, el metabarcoding. Este método puede proporcionar estimaciones rápidas sobre la biodiversidad a partir de un cóctel de especímenes apodado “sopa de insectos”. Funciona simplemente mezclando todas las muestras y a continuación usando la tecnología del ADN se selecciona las especies conocidas.
Escarabajo de color cobrizo, amarillo y verde metálico en Malasia. Foto de Rhett A. Butler / mongabay.com.
“Cada sopa combina cientos de miles de insectos capturados con trampas para insectos, pero no representa ninguna amenaza para las especies en peligro de extinción porque la cantidad de insectos capturados sólo constituye una diminuta fracción de las poblaciones totales. Así pues, podemos extraer el ADN de todos esos insectos a partir de la ‘sopa’”, dice Roger Kitching de la Griffith University, en Australia. “Incluso pequeños fragmentos de ese ADN pueden usarse para identificar especies”, afirma.
Para comprobar la eficacia del método, compararon sus resultados con los de estudios convencionales y encontraron niveles similares de exactitud con poco esfuerzo.
“Comparamos nuestros resultados con conjuntos de datos de alta calidad recopilados en Malasia, China y Reino Unido, que combinaron más de 55.000 especímenes de artrópodos y aves y a los expertos les costó identificarlos 2.505 horas”, dice Kitching. “Encontramos que nuestras muestras de la ‘sopa’ nos dan la misma información sobre la biodiversidad que las de los conjuntos de datos de gran nivel.”
Muchas de las iniciativas propuestas para la conservación como REDD+ o la compensación de biodiversidad, mediante la que se hacen pagos en agradecimiento al mantenimiento de la biodiversidad, dependen de la medición y supervisión de cambios rápidos en la biodiversidad. Los autores esperan que esta tecnología pueda usarse un día en la gestión de la conservación junto con nuevas tecnologías emergentes como la tecnología por satélite y los drones.
Libélula de ojos rojos (de la familia Libellulidae) en Mato Grosso, Brasil. Foto de Rhet A. Butler / mongabay.com.
“La combinación de sopa de insectos y satélites nos permite inferir información general sobre la biodiversidad de esas imágenes”, dice Douglas Yu, uno de los autores del estudio. “Los drones proporcionan fotos y mientras sea posible tener una cadena de pruebas para autenticar la localización, tiempo y taxonomía asignada para una foto, es factible tomar decisiones de gestión (como la autorización o el suspenso de un pago). Lo mismo se puede hacer para una muestra de metabarcode, siempre y cuando también tengas una cadena de pruebas.”
Esta tecnología significa que se pueden supervisar cambios en la biodiversidad de forma rápida, exacta y por poco dinero. “Si el medio ambiente cambia a mejor o a peor, lo podremos saber porque la mezcla de ADN presente en la ‘sopa de insectos” también cambiará”, afirma Kitching. “De este modo tenemos un sistema de alerta rápido, sensible y económico si el estado de la naturaleza en ese lugar cambia.”
Una de las ventajas de usar la sopa de insectos u otra tecnología de metabarcoding es que reduce la dependencia en las ‘especies indicadoras’ ―especies que son fáciles de medir y se piensa que representar el estado de muchas otras especies. Uno de los peligros de las especies indicadoras es la tentación de confiar demasiado en ellas.
“Si usamos indicadores para juzgar el éxito o el fracaso de una política o plan de pago, la tentación es enseñar desde la prueba, gestionar desde el indicador en sí y no por lo que el indicador se supone que representa”, dice Yu.
Por el contrario, mediante el uso de las sopas de insectos o métodos similares, los investigadores pueden identificar rápidamente el estado general de la biodiversidad de una región, además de sacar conclusiones sobre la función ecológica de un ecosistema.
Un escarabajo tigre en Java. Foto de Rhett A. Butler / mongabay.com
“Un método rápido de entender la forma más simple de metabarcoding es que es como un GPS muy básico. Un GPS puede decirte tu posición en el espacio de forma muy rápida, pero para poner esa posición en contexto necesitas también un mapa. Con metabarcoding, ese mapa es la ciencia de la ecología. Así que si el metabarcoding te dice que tienes 634 taxones de insectos en una granja y que 93 de esas especies son de taxones que polinizan, la ecología puede coger esa información y juzgar si se trata de una buena o mala señal”, afirma Yu.
“Significa que podemos incorporar la biodiversidad a nuestra toma de decisiones en las mismas escalas de tiempo que otros asuntos de gestión, y hace posible inspeccionar muestras, lo cual es crucial si por ejemplo algún pago o certificación medioambiental está supeditado al mantenimiento de un estado mínimo de la naturaleza”, declara Yu.
Pese al éxito del estudio, el estudio señala que aún hay trabajo por hacer para ampliar las bases de datos de referencia de ADN.
“Generalmente para insectos y artrópodos, usamos cebadores que amplifican bastante y sabemos que los cebadores que usamos son bastante buenos, ya que devuelven algo más del 80% de los artrópodos que están en las muestras”, dice Yu. “Pero también sabemos que algunos taxones de un nivel superior no amplifican (o estructuran) bien, como por ejemplo los himenópteros [avispas]. Así pues, estamos pasándonos lentamente a métodos sin PCR, que estructuran todo el ADN, cosa que nos da menos sesgos a favor o en contra de razas concretas, lo que significa que veríamos frecuencias de biomasa más exactas por especies”.
Hasta cierto punto el éxito del metabarcoding dependerá de la expansión de las bases de datos de ADN existentes, para que así las especies puedan ser identificadas con mayor resolución.
“Se están haciendo más grandes las bases de datos de referencia de ADN, están aumentando la longitud y la calidad de las secuencias de la siguiente generación y el programa de asignación taxonómica se está volviendo más exacto, así que pienso que en general la asignación taxonómica pronto será bastante fiable, incluso la identificación de especies que aún no están en la base de datos”.
Citas:
Ji, Y., Ashton, L., Pedley, S. M., Edwards, D. P., Tang, Y., Nakamura, A., … Yu, D. W. (2013). Reliable, verifiable and efficient monitoring of biodiversity via metabarcoding. Ecology letters, 16, 1245–1257. doi:10.1111/ele.12162
Créditos
