¿Es posible que en una simple gota de agua pueda esconderse el ADN de cientos de especies? Cuando comes zamburiñas en un restaurante, ¿eres consciente de que puedes estar ante un caso de ‘Mislabeling’ -fraude comercial- y si llevas una muestra a analizar resulta que lo que en realidad te están vendiendo son volandeiras o vieiras de mar? El Dr. Álvaro Fueyo, consultor ambiental y responsable del área de Laboratorio y Genética Ambiental en TAXUS Medio Ambiente -una empresa cuyo cometido es la evaluación del medio ambiente al tiempo que actúa como consultora que ofrece soluciones a medida para sus clientes- ha dedicado su trayectoria académica a explorar este mundo invisible. Su trabajo con el ADN ambiental permite detectar especies, evaluar la salud de los ecosistemas y hasta descubrir trampas en el comercio de mariscos, entre otras muchas ventajas.
Así, decidió que su tesis doctoral fuese de la mano de TAXUS Medio Ambiente y girase alrededor de la genética ambiental. En la empresa se procesan cientos de muestras de macroinvertebrados de río al año de la forma tradicional, es decir identificándolos a ojo bajo la lupa. Este proceso es costoso en tiempo y poco escalable. Por lo que Álvaro en su tesis se dedicó a desarrollar e intentar implantar en España el uso de técnicas moleculares basadas en ADN para procesar este tipo de muestras.
Para entender mejor cómo funciona este método de análisis de ADN de los macroinvertebrados, en lenguaje científico ‘metabarcoding’, es necesario comprender el camino que llevó a Fueyo hasta él. En 2003 nació el ‘barcoding’, una técnica que funciona a modo de "código de barras" para identificar especies. “Se extrae ADN de un individuo, se amplifica con PCR y se compara con bases de datos internacionales. Es un sistema útil, pero tiene una limitación: requiere analizar cada organismo por separado”, asegura Álvaro.
Hacía falta una versión más avanzada que permitiese secuenciar simultáneamente el ADN de cientos de organismos en una única muestra. Y ahí es donde surgió el ‘metabarcoding’: "En vez de analizar individuo a individuo, ahora podemos estudiar todo un ecosistema de golpe", explica Fueyo. Es, añade, “una técnica muy prometedora”, pues, además, con la metodología tradicional se procesan las muestras de una en una y de esta manera “puedes trabajar de 96 en 96 muestras, e incluso con un robot de manejo de líquidos se puede llegar a mucho más, como hacen por ejemplo en el sector salud”.
El metabarcoding permite estudiar todo un ecosistema de golpe con mayor rapidez y eficiencia
ADN en tierra, agua y aire
Una de las cosas más sorprendentes y útiles que se descubrió en la aplicación del ADN al estudio de la biodiversidad es que había una nueva fuente de conseguirlo. Tradicionalmente, si se quería encontrar una especie de interés, como una rana invasora “era necesario verla a ella o a sus huevos y renacuajos”. Así pues, la revolución del uso del ADN en los ecosistemas se dio cuando en 2008 a unos investigadores franceses se les ocurrió ver qué sucedía si cogían agua y la analizaban a través de dicho método; “lo que vieron es que en el agua había ADN de las especies que vivían en ella o cerca, por lo que podían detectar especies sin necesidad de verlas directamente”.
Siguiendo esta misma línea entonces se dieron cuenta de todas las aplicaciones: “En un valle, esperaron a que lloviese torrencialmente y toda esa agua llegase al río. Entonces analizando el ADN del agua del río pudieron ver toda la biodiversidad de la zona”. Es todo un mundo de posibilidades, tanto que el metabarcoding se está practicando también fuera del agua, con muestras de suelo o incluso filtrando aire.
Sin embargo, esta técnica requiere de bases de datos de referencia completas para ser realmente efectiva, es decir tener una secuencia de referencia para cada especie conocida, un desafío que aborda el proyecto MacroSek.
Poderosa, pero con retos a resolver
No cabe duda de que el metabarcoding es una herramienta poderosa, con un potencial enorme, pero, como todo, tiene también sus límites.
Las grandes ventajas que ofrece son: mayor rapidez y eficiencia, pues “permite analizar muchas muestras simultáneamente, en lugar de una por una como en la metodología tradicional”; mayor cantidad de información, ya que “se obtiene hasta cuatro veces más datos sobre biodiversidad en comparación con los métodos visuales de identificación de macroinvertebrados”; menor coste, puesto que aunque el equipo y la tecnología son avanzados, “el procesamiento de muchas muestras a la vez reduce el coste global del análisis”; una mayor precisión en la identificación de especies porque se detectan de forma más objetiva, sin depender del ojo humano o la experiencia; y es un método no invasivo que puede identificar especies sin necesidad de capturarlas directamente, solo con ADN presente en el ambiente.
Por el contrario, algunos de los inconvenientes que Álvaro Fueyo ha encontrado tienen que ver con que no permite cuantificar individuos: “A diferencia de lo que se denomina qPCR, que sí da una idea de cuántos organismos hay, el metabarcoding solo indica su presencia o ausencia”; requiere de bases de datos genéticas completas; puede ocasionar problemas técnicos en el laboratorio puesto que “el ADN en muestras ambientales está en muy baja concentración y es fácil de contaminar. Además, ciertos compuestos en el agua pueden inhibir la PCR”; así como dificultad en la interpretación de resultados o la dependencia de tecnologías avanzadas.
MacroSek e InvADN
El proyecto MacroSek, desarrollado por TAXUS Medio Ambiente, busca mejorar y completar las bases de datos genéticas de referencia para los macroinvertebrados de agua dulce en la Península Ibérica. Estos organismos son bioindicadores clave de la calidad del agua, pero la falta de datos genéticos adecuados ha limitado la aplicación del metabarcoding. La investigación de MacroSek está permitiendo refinar los métodos de detección y garantizar una identificación precisa de especies en los ecosistemas acuáticos. Gracias a esta iniciativa, se está creando una base de datos fiable y completa que facilitará estudios de biomonitoreo, conservación y control de especies invasoras y amenazadas, optimizando el uso de técnicas moleculares en la evaluación de la biodiversidad.
Además, han aplicado el ADN ambiental en una variedad de proyectos que van desde la gestión de embalses para Iberdrola, Endesa y EDP hasta la detección de especies protegidas o invasoras. Uno de los proyectos más innovadores es InvADN, una herramienta que permite identificar especies invasoras en ecosistemas acuáticos. "Con el metabarcoding podemos tener una foto de la diversidad general de un hábitat, pero con InvADN podemos detectar invasoras en etapas tempranas, lo que facilita su gestión y erradicación antes de que se conviertan en un problema", explica Fueyo.
La investigación de MacroSek está permitiendo refinar los métodos de detección y garantizar una identificación precisa de especies en los ecosistemas acuáticos
InvADN utiliza técnicas de PCR convencional y cuantitativa (qPCR) para rastrear especies como el mejillón cebra (Dreissena polymorpha) o la almeja asiática (Corbicula spp.), que pueden alterar gravemente los ecosistemas. Detectarlas con ADN ambiental es mucho más eficiente y económico que los métodos tradicionales basados en prospección visual.
