ADN ambiental en Chile: científicos toman muestras de agua para identificar especies

Cuando en 1960, el terremoto más grande registrado en la historia derrumbó gran parte de la ciudad de Valdivia, al sur de Chile, las tierras agrícolas bajas en las riberas del río Cruces se hundieron formando el humedal del mismo nombre. Cerca de 80 especies de aves llegaron a colonizar el lugar. La biodiversidad que se creó fue tal que, en 1981, el humedal fue declarado Santuario de la Naturaleza y se convirtió en el primer sitio en Chile reconocido por la Convención Ramsar sobre los Humedales de Importancia Internacional.

El biólogo colombiano Pablo Sáenz Agudelo, especialista en genética, con una maestría en Oceanografía Biológica Costera de la Universidad Pierre et Marie Curie en Francia; un doctorado en un programa de cotutela entre la École Pratique des Hautes Etudes en Francia y James Cook University en Australia; y un postdoctorado de la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología, en Arabia Saudita, lidera junto a un equipo de científicos, una investigación que pretende entregar más información sobre la biodiversidad del Humedal del río Cruces. Para ello, han decidido aplicar el ADN ambiental. Una técnica que permite identificar, en muestras de agua, cuáles son las especies que viven en el humedal.

Mongabay Latam conversó con él acerca de su largo recorrido hasta llegar al sur de Chile y sobre los avances de esta investigación.

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¿Cuál ha sido su recorrido desde Colombia hasta Chile?

Nací en Medellín donde me gradué de biólogo en la Universidad de Antioquia. De allí tuve la suerte de poder viajar a Francia donde realicé mis estudios de Doctorado en Biología Marina. Luego me mudé a Arabia Saudita donde viví varios años trabajando como investigador y estudiando los ecosistemas de arrecifes de coral del Mar Rojo.

La historia de cómo y por qué llegué a Chile es compleja, pero similar a la de muchos académicos. Digamos que, en resumen, después de culminar mis estudios de doctorado y un par de pasantías postdoctorales en el exterior, me enfrenté a la realidad de buscar una plaza en la academia. En aquella época apliqué a plazas de profesor en distintas partes del mundo, entre ellas la Universidad Austral de Chile. Si bien entonces nunca había visitado Chile, siempre me llamó la atención como país y Valdivia se veía como una excelente opción para vivir. Tuve la fortuna de que allí les gustó mi perfil y me ofrecieron el cargo. Es por eso que estoy acá.

¿Por qué te decidiste por la Biología?

Decidí ser biólogo porque desde muy chico sentí curiosidad por entender el mundo natural que nos rodea. Me encantaba ver documentales de naturaleza y de exploradores de la época como Jacques Cousteau, y en algún momento decidí que quería ser científico y estudiar biología. Tuve la suerte de tener padres que me apoyaron en esta decisión y en el largo camino para llegar hasta acá.

Mi interés científico está orientado en parte a entender cómo funcionan los ecosistemas y en particular me interesa usar y aplicar métodos genéticos para este fin.

¿Qué es lo que caracteriza al humedal del río Cruces?

El Humedal del Río Cruces es un sistema complejo muy interesante, que cuenta con una alta biodiversidad y alrededor del cual orbitan múltiples actividades humanas, tanto de conservación, como de uso y lamentablemente destrucción.

Es un enorme humedal con excelente conectividad con el mar. Gran parte de él es muy joven puesto que se formó por el hundimiento del terreno producto del terremoto de 1960, el más intenso hasta ahora registrado en el mundo.

A nuestro grupo de trabajo nos pareció importante tratar de aplicar herramientas como el ADN ambiental, para entender mejor la biodiversidad de este ecosistema. Esto, con el fin de contribuir a mejorar el conocimiento que tenemos del humedal y generar insumos que sirvan para generar planes efectivos de conservación.

¿En qué consiste el método de ADN ambiental?

El ADN ambiental no es un método en sí. Más bien es el origen de donde proviene el ADN que estudiamos. El ADN está presente en prácticamente todas las células de organismos vivos y generalmente lo aislamos para estudiarlo tomándolo directamente de un organismo que capturamos. En este caso, lo llamamos ADN ambiental porque las moléculas que capturamos no las tomamos de seres vivos directamente, sino del medio ambiente: las tomamos del agua utilizando filtros especiales.

El ADN o Ácido Desoxiribonucléico es el material hereditario de todos los seres vivos. En otras palabras, es una molécula que guarda el código o «manual de instrucciones» de cada organismo vivo. Existen secciones de este código que son únicas para cada especie y por lo tanto nos sirven para identificarlas. Estas secciones únicas funcionan como códigos de barras y son las que tratamos de recuperar cuando trabajamos con ADN ambiental.

Todos los organismos de una u otra forma, ya sea porque se mueren y se descomponen, o por liberación de excrementos, entre otros, liberan moléculas de ADN al ambiente. En nuestro caso, al agua del humedal. Nosotros, al recuperar muestras de agua, recuperamos también esas moléculas y analizamos esos fragmentos específicos que son como códigos de barras y eso nos sirve para saber qué especies estuvieron en ese lugar y dejaron su huella de ADN.

¿Cómo identifican que un código de barras específico corresponde a una especie en particular?

Analizamos las moléculas con un proceso relativamente complejo que involucra hacer millones de copias de unos fragmentos específicos que son útiles y relativamente abundantes en el ambiente. Luego, leemos esas millones de copias y las comparamos con una base de datos gigantesca que nos permite saber si esa secuencia que recuperamos del ambiente es idéntica a alguna de una especie que tenemos catalogada. De ese modo le podemos poner nombres a esas secuencias.

¿Es primera vez que se aplica o ya lo habían hecho antes? 

Esta metodología existe ya hace varios años y hoy en día se utiliza casi de forma rutinaria en muchos países del mundo. Por ejemplo, nuestro colaborador internacional, el Dr. Joseph DiBattista trabaja en este tema desde hace varios años y nos está ayudando con la implementación acá. Nosotros no desarrollamos el método, lo que estamos haciendo es adaptándolo y optimizándolo para las condiciones de este ecosistema que estudiamos.

¿Es posible identificar la presencia de especies amenazadas con esta técnica? 

Sí es posible y de hecho se puede modificar la técnica para identificar grupos específicos según las necesidades o intereses. En el caso del Humedal, hemos logrado identificar especies como el Huillín o la ranita de Mehuín, ambas especies están amenazadas.

¿Qué otras especies han logrado identificar?

Nosotros nos estamos enfocando en un grupo relativamente restringido: mamíferos, aves, peces y anfibios. A la fecha todavía estamos analizando los datos como para dar una lista exhaustiva de lo que hemos encontrado. Sin embargo, puedo decir que la lista es larga e incluye al menos unas 70 u 80 especies si sumamos los mamíferos, aves y peces que hemos identificado.

¿Qué se pretende hacer con los resultados de esta investigación?

Nuestro objetivo es, por un lado, generar un protocolo de monitoreos de biodiversidad a largo plazo que sea relativamente sencillo de implementar. Digo sencillo porque si bien la parte metodológica no es sencilla, la toma de muestras sí es relativamente fácil y sobre todo fácil de estandarizar. Es decir, que no se necesita desplegar expertos taxónomos durante incontables horas para hacer el levantamiento de información y la identificación es hecha por una máquina que no tiene sesgos asociados al expertise del observador.

Obviamente, está técnica tiene limitaciones (muchas de hecho) pero creemos que puede ser una alternativa interesante para hacer monitoreos de biodiversidad de forma estandarizada.

El segundo objetivo tiene que ver con conocer mejor nuestro humedal, ver cómo se distribuyen estas «huellas » de ADN que dejan las especies en el agua y evaluar si hay tendencias. Por ejemplo, queremos ver si el elusivo Huillín tiene zonas del humedal preferidas y otras no. Esto podría servir para establecer zonas prioritarias para la conservación de esta especie. Esto es solo un ejemplo hipotético, pero la idea es que con este estudio vamos a generar bastante información que esperamos pueda luego ser útil para distintos planes de gestión, conservación y monitoreo.

¿Cuáles son las amenazas a las que está expuesto el humedal? 

Hoy en día tal vez las principales amenazas son las canalizaciones y alteraciones de las riveras a causa de la construcciones de rellenos urbanos. También están las especies exóticas invasoras tales como el aliso (Alnus glutinosa), un árbol de origen europeo que está rápidamente invadiendo las riveras, y el visón (Mustela vison), un pequeño mamífero carnívoro introducido que, al no tener depredadores naturales, se ha expandido y consume animales nativos como los cisnes. Otras amenazas son la contaminación por efluentes urbanos e industriales, la erosión y las perturbaciones a la fauna del lugar debido al tráfico fluvial.

¿Quién financia el proyecto de ADN ambiental?

Este proyecto lo financia el Centro de Humedales Del Río Cruces de la Universidad Austral de Chile.

Es importante señalar que este trabajo de investigación no lo estoy haciendo yo solo. El proyecto consta de un equipo de trabajo que incluye a colegas de la Universidad Austral (Cristian Correa, Andrea Silva y Mauricio Soto), de la Universidad de Chile (Luis Castañeda) y el apoyo de colegas de instituciones extranjeras (Joseph DiBattista, del Australian Museum y Erwan Delrieu-Trottin del IRD en Francia). Entre todos estamos trabajando para sacar este proyecto adelante.

*Imagen principal: Científicos toman muestras de agua para extraer rastros de ADN de las especies que habitan en el humedal del río Cruces. Foto: Mario Soto.

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REFERENCIAS:

Berumen, M. L., Almany, G. R., Planes, S., Jones, G. P., Saenz‐Agudelo, P., & Thorrold, S. R. (2012). Persistence of self‐recruitment and patterns of larval connectivity in a marine protected area network. Ecology and evolution, 2(2), 444-452.

SAENZ‐AGUDELO, P., Jones, G. P., Thorrold, S. R., & Planes, S. (2009). Estimating connectivity in marine populations: an empirical evaluation of assignment tests and parentage analysis under different gene flow scenarios. Molecular Ecology, 18(8), 1765-1776.

Almany, G. R., Hamilton, R. J., Bode, M., Matawai, M., Potuku, T., Saenz-Agudelo, P., … & Russ, G. R. (2013). Dispersal of grouper larvae drives local resource sharing in a coral reef fishery. Current biology, 23(7), 626-630.

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