Japón – Investigadores han desarrollado un nuevo método no invasivo para contar peces individuales al medir la concentración del ADN ambiental en el agua, que podría aplicarse para el monitoreo cuantitativo de los ecosistemas acuáticos, pero sobretodo en la piscicultura.
El agua de un río, el agua de un lago y el agua de mar contienen ADN que pertenece a organismos como animales y plantas. Los ecologistas han comenzado a analizar estas moléculas de ADN, denominado ADN ambiental, para evaluar la distribución de los macro-organismos. Sin embargo, aún quedan desafíos en las aplicaciones cuantitativas de ADN ambiental.
El ADN ambiental (eDNA) ha probado ser una herramienta valiosa para detectar especies en los ecosistemas acuático; sin embargo, también puede convertirse en una herramienta importante para el monitoreo de patógenos en la acuicultura, pero sobretodo para determinar el número de peces presentes en una jaula o un estanque, lo que facilitaría las labores de seguimiento del cultivo.
Relacionar las mediciones de la concentración del eDNA a la abundancia de la población permanece como una dificultad debido a que el conocimiento detallado de los procesos que gobiernan la distribución espacial y temporal del eDNA debe ser integrado para reconstruir la distribución y abundancia de una especie objetivo.
En un artículo de investigación publicado en la revista Molecular Ecology, los investigadores del National Institute for Environmental Studies, Tohoku University, Shimane University, Kyoto University, Hokkaido University, y Kobe University, han informado un nuevo método para estimar la abundancia de la población de especies de peces (o más generalmente, una especie acuática objetivo), mediante la medición de la concentración de ADN ambiental en el agu. Sus resultados sugieren el potencial del enfoque propuesto para el monitoreo cuantitativo y no invasivo de los ecosistemas acuáticos.
Las moléculas de ADN se liberan de los organismos presentes y son transportadas por el flujo del agua, y eventualmente se degradan. En un entorno natural, estos procesos funcionan de forma compleja.
“Esto complica y limita el enfoque tradicional de la cuantificación de la población basada en el ADN ambiental, donde la presencia de una relación definida entre la concentración del ADN ambiental y la abundancia de la población ha sido crítica” explicó Keiichi Fukaya, investigador asociado en el National Institute for Environmental Studies y autor principal del artículo.
“Pensamos que estos procesos fundamentales de ADN ambiental, el desprendimiento, el transporte y la degradación, deberían tenerse en cuenta, cuando estimamos la abundancia de la población de a través del ADN ambiental” dijo el investigador.
Los autores implementaron esta idea adoptando un modelo hidrodinámico numérico que explícitamente explica los procesos para simular la distribución de las concentraciones del ADN ambiental dentro de un área acuática.
“Al resolver este modelo en la ‘dirección inversa’, nosotros podemos estimar la abundancia de la población de peces en función de la distribución observada de las concentraciones ambientales de ADN” explicó Fukaya.
Un caso de estudio realizado en bahía de Maizuru, Japón, confirmó que la estimación de la abundancia de la población de jurel japonés (Trachurus japonicus), obtenida por el método propuesto, era comparable a la de un método cuantitativo de ecosonda.
“La idea y la estructura presentado en este estudio constituyen una piedra angular hacia el monitoreo cuantitativo de los ecosistemas a través del análisis ambiental del ADN. Mediante la combinación de la observación de campo, las técnicas de biología molecular y el modelado matemático/estadístico, el alcance del análisis de ADN ambiental se ampliará más allá de la determinación de la presencia o ausencia de especies objetivo” explicó el profesor Michio Kondoh de la Tohoku University, quien lideró el proyecto de investigación de ADN ambiental, financiado por la Japan Science and Technology Agency (CREST).
Además, el método permitió identificar con éxito una fuente de entrada de eDNA exógeno (un mercado de pescado), lo que puede generar que una aplicación cuantitativa de eDNA sea difícil de interpretar a menos que se tenga en cuenta su efecto.
El estudio fue financiado por la ST CREST Grant Number JPMJCR13A2, Japan.
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Keiichi Fukaya
E-mail address:fukaya.keiichi@nies.go.jp
Referencia:
Keiichi Fukaya Hiroaki Murakami Seokjin Yoon Kenji Minami Yutaka Osada Satoshi Yamamoto Reiji Masuda Akihide Kasai Kazushi Miyashita Toshifumi Minamoto Michio Kondoh. Estimating fish population abundance by integrating quantitative data on environmental DNA and hydrodynamic modeling. Molecular Ecology First published: 30 June 2020 https://doi.org/10.1111/mec.15530
