No hay lugar donde esconderse
KELLY LANCE Las carpas alienígenas están invadiendo ríos en los Estados Unidos, causando estragos a medida que superan en reproducción y alimentación a las especies nativas. Estos voraces comedores de plancton devoran hasta el 20 por ciento de su peso corporal al día y superan la balanza con 40 kg. Es posible que los peces ya representen hasta el 97 por ciento de la biomasa total en los ríos Illinois y Mississippi, y puede ser solo cuestión de tiempo antes de que lleguen a los Grandes Lagos.
“La preocupación es que no solo destruirán la red alimentaria, sino que también superarán a todas las demás especies nativas”. dice Andy Mahon, ecólogo molecular de la Universidad Central de Michigan que ha estudiado la carpa asiática durante más de seis años.
Los Grandes Lagos contienen el 21 por ciento del agua dulce superficial del mundo y albergan pesquerías altamente productivas. y áreas recreativas populares. Si la carpa asiática se afianza en este importante…
La carpa pertenece a la familia Cyprinidae, que incluye la carpa plateada (Hypophthalmichthys molitrix), la carpa cabezona la carpa (H. nobilis), la carpa herbívora (Ctenopharyngodon idella) e incluso el humilde pez dorado (Carassius auratus). La carpa cabezona y plateada, originarias del este de Asia, se introdujeron en los Estados Unidos en la década de 1970 y ya se han extendido por más de 20 estados.
Los nuevos métodos moleculares están demostrando ser esenciales para rastrear a estos invasores, y quizás retrasar su invasión. Las técnicas de estudio tradicionales, como la detección visual, las redes y la pesca eléctrica, requieren mucho tiempo, son disruptivas y dificultan la detección de especies cuando son raras. Sin embargo, esta es exactamente la situación en la vanguardia de una invasión, donde los esfuerzos de conservación pueden ser más efectivos.
Una carpa asiática salta del río Wabash.FLICKR, CUERPO DE INGENIEROS DEL EJÉRCITO DE EE. UU., FOTO DE TODD DAVIS
ADN invasivo
A medida que los organismos se mueven a través de su entorno, dejan miles de millones de células desechadas en forma de cabello, piel y heces, cada una de las cuales lleva un tesoro de información en su ADN. Este ADN ambiental (eDNA) puede permanecer en el agua hasta 48 horas, lo que ofrece una instantánea de los organismos que han pasado recientemente por un lugar.
La búsqueda de eDNA ha permitido a Mahon y sus colegas detectar los primeros signos de carpa cabezona y plateada en el lago Michigan. En un estudio realizado hace varios años por Christopher Jerde, entonces en la Universidad de Notre Dame y ahora en la Universidad de California, el equipo extrajo eDNA de más de 2800 muestras de agua de dos litros recolectadas en la cuenca de los Grandes Lagos y amplificó el ADN mitocondrial. con marcadores específicos para carpas cabezonas y plateadas. Detectaron ADN de carpa asiática en el sistema de vías acuáticas del área de Chicago, la única conexión continua entre el lago Michigan y la cuenca del río Mississippi, más allá de las barreras eléctricas diseñadas para mantenerlos alejados.
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Estas herramientas son extremadamente sensibles, explica Mahon, y hemos demostrado que funcionan mejor que las redes, la pesca eléctrica y la pesca con anzuelo y línea. En experimentos que utilizaron flujos seminaturales, Mahon y sus colegas demostraron el año pasado que el eDNA es altamente específico de la ubicación; El ADN de la carpa de agallas azules y la lobina negra fue indetectable a solo 50 metros río abajo de donde lo introdujeron.
Junto con las encuestas tradicionales, el Servicio de Pesca y Vida Silvestre de EE. lagos y sus afluentes, donde el ADN electrónico sugiere que el avance de la carpa cabezona y plateada se ha detenido. Se encontraron larvas de carpa asiática, que pueden deslizarse a través de las barreras eléctricas, en estudios de red a unas 10 millas de las barreras que protegen el lago Michigan, pero no más allá de ellas.
Mahon dice que no es demasiado tarde para evitar que los peces callejeros se establezcan poblaciones permanentes en los Grandes Lagos. Tenemos que cortar la cabeza de la serpiente, tenemos que separar las dos cuencas, dice.
Didymospehnia geminata en West Branch Pine Creek en el condado de Potter, Pensilvania, junio de 2016MATTHEW SHANKMientras la invasión de la carpa asiática está literalmente golpeando a la gente en la cara, otros organismos acuáticos están invadiendo más silenciosamente. El alga unicelular Didymosphenia geminata, comúnmente conocida como moco de roca, comenzó a causar floraciones inusuales en ríos y arroyos en el noreste de los Estados Unidos en 2006.
Su pequeño tamaño dificulta para detectar visualmente, por lo que Stephen Keller, genetista de poblaciones de plantas de la Universidad de Vermont y sus colegas recurrieron a eDNA para rastrear la distribución de Didymo en Maryland y Pensilvania. Publicando en Diversity and Distributions a principios de este año, el equipo usó PCR cuantitativa para amplificar el ADN ambiental utilizando marcadores específicos de Didymo altamente sensibles.
El enfoque eDNA fue una solución que ahorró costos y tiempo para poder monitorear una gran cantidad de sitios para esta especie, dice Keller, y detectar poblaciones con poca abundancia, antes de que produzcan floraciones molestas. Su grupo identificó ADN de Didymo en siete sitios, incluido uno donde aún no se habían informado floraciones.
La secuenciación del eDNA reveló similitudes entre las poblaciones estadounidenses de Didymo y Secuencias publicadas de otras partes del mundo, encontró el equipo de Kellers, lo que indica que las floraciones recientes están siendo causadas por cepas no nativas invasoras. Saber si la especie está allí o no es fundamental para comprender cómo regular los posibles vectores humanos de dispersión de esta especie, explica Keller. Algunos estados, como Maryland, han tomado medidas simples que podrían retrasar la propagación de Didymo a nuevos sitios, como restringir el uso de botas de agua con suela de fieltro por parte de los pescadores. El fieltro en el fondo es el medio perfecto para recoger Didymo y otras algas invasoras y transportarlas entre sitios fluviales, agrega Keller.
Proteus anguinus en la cueva de Postojna, EsloveniaWIKIPEDIA, MATIJAP
Hallazgos raros
El ADN ambiental también arroja luz sobre algunos de los animales más escurridizos de la Tierra. Tomemos como ejemplo la única salamandra cavernícola de Europa (Proteus anguinus). Esta criatura inusual vive en cavernas subterráneas llenas de agua, muchas de las cuales son totalmente inaccesibles para los buzos.
Judit Vrs, curadora en jefe de peces, anfibios y reptiles en el Museo de Historia Natural de Hungría, y sus colegas utilizaron eDNA para confirmar la presencia de Proteus en 10 lugares este año, y lo detectó por primera vez en otros cinco.
Proteus es un muy buen -animal conocido y famoso en Croacia, pero el nivel de conocimiento que tenemos sobre ellos es muy básico, dice el coautor Duan Jelic, ecólogo molecular del Instituto Croata para la Biodiversidad en Zagreb. Aunque las criaturas están más extendidas de lo esperado, los datos muestran que están desapareciendo en alrededor de un tercio de las localidades conocidas a partir de estudios anteriores, explica Jelic.
Las nuevas técnicas de eDNA también han ayudado a rastrear a la marsopa sin aleta del Yangtze, en peligro crítico de extinción, a través de las aguas turbias del río Yangtze de China. Estas enigmáticas criaturas están disminuyendo debido a las represas, la contaminación, el tráfico de botes y la sobrepesca, y se cree que solo hay 1040 en estado salvaje. eDNA representa una revolución con respecto a los métodos de monitoreo tradicionales, escribió Kathryn Stewart, estudiante de postdoctorado en la Universidad de Amsterdam que dirigió el estudio, en un correo electrónico a The Scientist. Es perfectamente adecuado para estudiar esta especie críptica, escurridiza y rara.
Stewart y sus colegas de la Universidad de Tongji y la Academia de Ciencias de China utilizaron estudios de eDNA para detectar la marsopa en el Tian e-Zhou National Nature. Reservar. En febrero, informaron evidencia de que las marsopas prefieren diferentes sitios en la reserva en diferentes épocas del año, lo que puede ayudar a informar los esfuerzos de conservación. Esperamos obtener una mejor comprensión de los factores que limitan estas poblaciones, escribió Stewart.
Tiburón martillo festoneado en exhibición en el tanque exterior de la bahía en el Acuario de la Bahía de MontereyACUARIO DE LA BAHÍA DE MONTEREY
Instantánea de la comunidad
A medida que el costo de la secuenciación del genoma completo se desploma, en lugar de desarrollar marcadores de ADN específicos para las especies objetivo, ahora es posible secuenciar todo el ADN ambiental presente en una muestra. La comparación de estos datos con las crecientes bases de datos públicas de secuencias genómicas puede identificar comunidades ecológicas enteras a la vez.
Las nuevas técnicas que utilizan la secuenciación de próxima generación le permiten recopilar una cantidad extremadamente grande de hebras de ADN y secuenciarlas todas a la vez en un gran lote, dice Larry Crowder, ecólogo de conservación marina del Center for Ocean Solutions en California. En 2014, Crowder y sus colegas fueron los primeros en demostrar el potencial de eDNA para monitorear comunidades enteras de vertebrados marinos. Secuenciaron eDNA en agua recolectada de la exhibición de mar abierto de los acuarios de la bahía de Monterey. Es un océano conocido, se ríe Crowder, los acuaristas saben exactamente qué especies de peces, tiburones y tortugas hay allí, y en qué abundancia relativa.
La técnica detectó todas las especies de peces óseos en el tanque buscando secuencias comunes de vertebrados en el gen mitocondrial 12S rRNA. Los obtuvimos a todos, e incluso obtuvimos su abundancia relativa en el tanque, dice Crowder, y agrega que nos dejó inconscientes. Con un poco de ajuste, pudieron detectar el ADN de las tortugas, los tiburones e incluso los buzos humanos que limpian y mantienen el tanque.
Pero, ¿funcionaría la nueva técnica en el campo? Para averiguarlo, los buzos que realizaban estudios de peces en la Bahía de Monterey recolectaron muestras de agua en cinco hábitats que se movieron desde la arena hasta el pasto marino, a través de dos niveles de bosque de algas marinas, hasta el arrecife rocoso más allá de las algas marinas, dice Crowder. Descubrieron que incluso en las aguas turbulentas de la bahía, eDNA superó las encuestas visuales. Obtuvimos ADN de aproximadamente el doble de las especies que vieron, y [las especies] estaban donde uno esperaría que estuvieran según la historia natural, dice. El resultado me sorprendió.
En abril, investigadores de la Estación Marina Hopkins de la Universidad de Stanford, utilizando una técnica similar, detectaron 92 taxones de vertebrados marinos, que representan a 33 familias, en la Bahía de Monterey. Estos datos revelaron diferencias en la composición de especies entre las aguas relativamente poco profundas de la plataforma continental y las profundidades del cañón submarino de la Bahía de Monterey.
El próximo paso será desarrollar un monitoreo de ADN ambiental a gran escala. esquemas que pueden rastrear comunidades ecológicas enteras a través del espacio y el tiempo de una manera que antes era inimaginable. El grupo Crowders está involucrado en un proyecto en curso financiado por la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica, que prueba la viabilidad de incorporar eDNA en los esquemas regulares de monitoreo oceánico administrados por la Red de Observación de la Biodiversidad Marina (MBON). Si se demuestra, entonces el eDNA se convertiría en un elemento habitual en el monitoreo de los océanos, dice Crowder.
Apenas hemos comenzado a arañar la superficie de lo que puede revelar el eDNA. Es posible que algún día los científicos puedan monitorear comunidades automáticamente, determinar la abundancia de especies, la estructura de la población e incluso reconstruir la historia evolutiva. eDNA ya ha visto un salto transdisciplinario de la microbiología y la medicina forense a la biología de la conservación, escribió Stewart. Preveo que esta técnica se utilizará en campos más dispares, como la toxicología, la epidemiología e incluso la ecología evolutiva.
Corrección (1 de junio): Informamos que se encontraron larvas de carpa asiática aguas arriba de las barreras eléctricas. , pero fue río abajo y detrás de las barreras que protegen el lago Michigan. El Científico lamenta el error.
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