Al igual que las truchas steelhead migran del agua salada al agua dulce y viceversa, los Procesadores de Muestras Ambientales (ESP) de MBARI, desarrollados por primera vez para la investigación en el océano, se han estado utilizando mucho en el agua dulce en los últimos cinco años.
por Kim Fulton-Bennett, Instituto de Investigación del Acuario de la Bahía de Monterey
Esta primavera, el equipo de ESP instaló un instrumento para recolectar muestras de «ADN ambiental» de un arroyo costero al norte de la Bahía de Monterey. Los investigadores usarán estas muestras para rastrear las poblaciones de truchas cabeza de acero amenazadas, salmón coho en peligro de extinción y especies invasoras en el arroyo.
En el proceso, podrían ayudar a revolucionar el monitoreo ambiental y la gestión de la pesca en todo el país.
La investigación es un proyecto conjunto de MBARI y el Acuario de la Bahía de Monterey, con fondos de las Fundaciones Arthur Vining Davis como parte de su programa de Compromiso Ambiental, Administración y Soluciones recientemente lanzado. El trabajo se está llevando a cabo en colaboración con la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica de los Estados Unidos (NOAA). Es parte del continuo esfuerzo de MBARI por proporcionar datos científicos con aplicación directa para la conservación de los océanos y la vida silvestre.
El ADN ambiental (eDNA) es similar a los forenses utilizados en los casos judiciales penales. Pero en lugar de tratar de encontrar ADN en partes del cabello o la saliva en una escena del crimen, los investigadores de ADN electrónico pueden simplemente recolectar muestras de agua. Estas muestras de agua contendrán pequeñas partículas de piel, moco, desechos u otra materia orgánica de los animales que viven en el agua. Los investigadores filtran el agua para concentrar estas partículas, extraer el ADN y luego secuenciarlo. Al hacer esto, los investigadores pueden identificar qué tipo de animales viven en el agua y, en algunos casos, qué tan abundantes son sus poblaciones.
Es posible recolectar muestras de agua para el análisis de eDNA simplemente sumergiendo un recipiente estéril en un cuerpo de agua. Pero el ESP de MBARI recolecta y procesa muestras de agua automáticamente, una vez por hora. Esto permite a los investigadores estudiar cómo cambian las poblaciones de peces en un tramo de río en diferentes momentos del día, o durante períodos de hasta meses.
Recoger muestras con frecuencia y repetidamente es importante para el trabajo de eDNA porque el ADN se degrada con el tiempo. Entonces, si un pez pasa por un tramo de río, su ADN residual podría ser detectable solo unos días después. Determinar cuánto tiempo persiste el ADN en el agua es uno de los objetivos del proyecto actual. Otro objetivo es comparar los resultados de los análisis de eDNA con las observaciones de biólogos capacitados de vida silvestre que cuentan peces en las corrientes de California.
El ESP también puede recopilar información sobre la temperatura y la química del agua de la corriente, que se puede correlacionar con los resultados de los análisis de eDNA.
Kevan Yamahara, un especialista en investigación de MBARI, ha estado trabajando en eDNA durante casi cinco años. Hace varios años, ayudó a evaluar la efectividad del eDNA al analizar el agua de la exhibición de mar abierto en el acuario de la Bahía de Monterey, donde los acuaristas ya sabían qué tipo de peces estaban presentes. Ese estudio histórico fue fundamental para demostrar que los análisis de eDNA del agua de los océanos podrían utilizarse potencialmente para la gestión de recursos. Esto llevó al uso de la tecnología por parte de MBARI en el programa de redes de observación de la biodiversidad marina (MBON) de cinco años y 7 millones de dólares de NOAA.
Yamahara realizó un estudio piloto del eDNA de truchas steelhead en el río Carmel, cerca de Monterrey. Él llevará a cabo una investigación adicional sobre eDNA en el río Carmel como parte de la subvención actual de las Fundaciones Arthur Vining Davis.
El despliegue ESP más reciente fue en Scott Creek, una pequeña corriente costera que fluye hacia el océano en el norte del Condado de Santa Cruz. Scott Creek es un lugar particularmente interesante desde una perspectiva de conservación. No solo tiene una corrida activa de truchas de cabeza de acero, sino que también es el cuerpo de agua más al sur de California para apoyar el salmón coho (aunque en cantidades muy pequeñas). Corre el riesgo de ser colonizado por dos especies invasoras: lubina rayada y caracoles de lodo de Nueva Zelanda.
A fines de marzo de 2019, un equipo de investigadores de MBARI instaló un ESP con energía solar en el banco de Scott Creek. De una a tres veces al día, el agua del arroyo se bombea hacia el ESP, donde los mecanismos dentro del ESP filtran el agua y luego agregan un conservante para evitar que el ADN se descomponga.
Los investigadores apenas están comenzando a extraer ADN del primer conjunto de filtros. Analizar que el ADN llevará varios meses más. En este punto, el experimento está programado para un año completo, hasta marzo de 2020. Tener un registro de 12 meses creará un conjunto de datos único para los investigadores, y también podría ayudar a los esfuerzos de conservación de peces.
En el futuro, el ESP podrá realizar automáticamente algunos tipos de análisis de ADN, y los resultados se transmitirán de nuevo a MBARI y a las agencias de gestión de recursos casi en tiempo real.
«Si pudiéramos instalar una cantidad suficiente de estos sistemas basados en ESP», dijo Chris Scholin, Investigador Principal y CEO de MBARI, «sería posible crear un ‘mapa de eDNA’, a diferencia de un mapa meteorológico».
NOAA ya está utilizando ESP para monitorear las condiciones del agua en el Golfo de Maine, el Lago Erie y el Pacífico Noroeste. Y el Servicio Nacional de Pesquerías Marinas de NOAA está financiando la investigación tradicional sobre la trucha steelhead y el salmón coho en la costa de California. Si la implementación actual de ESP genera datos útiles, podría llevar a una revolución en la gestión de la pesca, tanto en California como en todo EE. UU.
«En los últimos años, eDNA realmente ha despegado», señaló Yamahara. «Mucha gente está haciendo esta investigación, pero la mayoría de ellos no quieren salir a tomar muestras cuatro veces al día, siete días a la semana. La ESP puede hacer que eso suceda de una manera menos intensiva en mano de obra».
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