Impacto Ambiental

Laboratorio portátil para la detección rápida de las mareas rojas en Chile

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By Milthon Lujan

Un equipo de investigadores ha desarrollado un laboratorio portátil para la detección en campo de las especie Alexandria catenella responsable de las mareas rojas o floraciones algales nocivas (FAN) en las costas chilenas.

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Investigadores de la Hiroshima University (Japón), de la Universidad de La Frontera, de la Okayama University, Universidad de Los Lagos, del Instituto de Fomento Pesquero (IFOP) y de la Japan Fisheries Research and Education desarrollaron el laboratorio portátil “Suitcase Lab” para (1) validar los resultados del ensayo de amplificación isotérmica mediada en lazo (LAMP) de A. catenella, (2) demostrar la adaptabilidad del laboratorio portátil para detectar A. catenella en muestras de campo recolectadas en las aguas costeras de Chile, y (3) comparar los datos de la detección de especies obtenidos por el Suitcase Lab con la microscopía tradicional.

El laboratorio portátil permitirá que las autoridades y los operadores de la industria de la acuicultura, pesca y turismo puedan mejorar sus sistemas de alerta temprana, evitando de esta forma los riesgos que generan las floraciones algales.

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A continuación presentamos un resumen de la investigación, y cómo conoces, al final del mismo puedes encontrar el enlace respectivo al artículo para su descarga.

Mareas rojas

Las floraciones algales son un fenómeno frecuente que se observa en las regiones costeras de todos los continentes en el mundo. Sin embargo, algunas de las especies de algas producen toxinas endógenas y como floraciones algales nocivas (FAN o HABs) pueden, directa o indirectamente, causar efectos agudos en los ecosistemas marinos y de agua dulce conduciendo a impactos mayores en la salud pública y actividades productivas como la acuicultura, la pesca y el turismo.

La frecuencia de las mareas rojas en Chile se han incrementado durante las últimas décadas siguiendo la tendencia mundial. En particular, la floración de Pseudochattonella verruculosa ocurrida durante febrero y marzo de 2016 en Chile causó un récord alto de daños económicos. Posteriormente, durante el mismo año, una floración prolongada de Alexandrium catenella causó intoxicación paralítica por mariscos en vertebrados superiores en la isla Chiloé.

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El Gobierno Chileno, en conjunto con institutos de investigación, viene promoviendo los sistemas de detección de HAB para mitigar los efectos. Una de las principales limitaciones es que no se conoce el mecanismo completo de una marea roja.

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La actual estrategia para reducir los daños relacionados con la marea roja es la detección temprana de las especies y niveles de toxinas de los HAB mediante el monitoreo frecuente de las costas.

Herramientas de monitoreo de las mareas rojas

La microscopía para identificar y cuantificar las especies de mareas rojas es la herramienta de monitoreo estándar tradicional para evaluar y gestionar los ecosistemas regionales. Sin embargo, la microscopía falla en la detección de las especies HAB cuando tienen una baja abundancia en los períodos pre floración o su morfología es transformada por el uso de agentes que fijan las células.

Adicionalmente, la microscopía requiere taxonomistas especializados y entrenados que rutinariamente analizan un alto número de muestras.

Recientemente, las imágenes de satélites y los métodos moleculares vienen siendo empleados para monitorear las mareas rojas en conjunto con la microscopía.

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La observación por satélites provee una gran ventaja para obtener información en tiempo real sobre las concentraciones de clorofila en cualquier ambiente acuático en el mundo. La debilidad de este método es que no puede identificar las especies de las floraciones.

Los métodos moleculares, como los ensayos de hibridación fluorescente, los ensayos de hibridación en sándwich, las detecciones de biosensor automatizadas y los ensayos de PCR en tiempo real, son superiores en su capacidad para identificar y cuantificar especies de las mareas rojas, incluso con poca abundancia.

Los métodos moleculares tienen algunas desventajas, que incluyen las dificultades en el transporte, la demanda de tiempo en el procesamiento de las muestras, el equipamiento y reagentes caros, los requerimientos de cadena de frío, y la necesidad de ser realizados en laboratorios especializados.

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Laboratorios portátiles

El uso de sistemas de laboratorios portátiles son importantes debido a que permiten una rápida detección en campo de microorganismos que amenazan la vida.

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La introducción de laboratorios portátiles en áreas aisladas y remotas es una estrategia valiosa para el rápido diagnóstico de casos críticos para mantener la gestión y monitoreo de los pacientes.

Bajo este mismo concepto los investigadores desarrollaron el laboratorio portátil “Suitcase Lab” para la detección de mareas rojas en áreas geográficamente complejas como la región sur de Chile.

El procedimiento común de monitoreo en Chile incluye la salida en varios días para recolectar las muestras de varias estaciones y enviarlas a laboratorios de prueba. Esto puede tomar días antes de que la especie de la HAB sea identificada y reportada a las autoridades de salud.

El tiempo de detección es crítico para muchas especies de mareas rojas debido a las toxinas que producen.

Suitcase Lab para detectar mareas rojas

El laboratorio portátil desarrollado en el estudio contiene un dispositivo LAMP y materiales básicos de laboratorio como micropipetas, tips de pipetas, tubos, microscopio, caja de frío con agente refrigerante, bomba y sensor de color termoestático.

“Nosotros desarrollamos el ‘Suitcase Lab’ para pruebas de campo y la operación para la investigación de HAB con respecto a un análisis rápido de las muestras, barato, minimizando la exposición de la muestra a condiciones no deseadas, evitando la extensión del tiempo de transporte para minimizar el riesgo de deterioro de la calidad de las muestras, y proveyendo adaptabilidad” reportan los investigadores.

Ellos indican que “Suitcase Lab” es una solución para proveer a los investigadores de campo con resultados rápidos de los análisis usando tecnología molecular.

Asimismo, los investigadores advierten que los ensayos LAMP están limitados a análisis cualitativos y puede detectar un máximo de cuatro especies objetivo al mismo tiempo; por lo tanto, sólo se puede cribar las especies que se esperan encontrar con un conjunto específico de primers.

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“El estudio demostró con éxito la productividad del Suitcase Lab para el seguimiento de A. catenella, una especie de FAN muy conocida en el campo. Con la operación bastante fácil del Suitcase Lab, puede ser utilizado no solo por el científico capacitado, sino también potencialmente por los acuicultores y pescadores para evaluar la presencia de especies de las mareas rojas” concluyen los científicos.

Referencia (acceso abierto):
Fujiyoshi, S., Yarimizu, K., Miyashita, Y. et al. Suitcase Lab: new, portable, and deployable equipment for rapid detection of specific harmful algae in Chilean coastal waters. Environ Sci Pollut Res (2020). https://doi.org/10.1007/s11356-020-11567-5

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