A diferencia de las huellas en el barro, las huellas que dejan los animales en el océano son más difíciles de detectar. Esto es bueno para las criaturas que no quieren que las sigan, pero no es conveniente para los investigadores que quieren estudiar dónde están ciertos organismos y cómo se mueven en el cambiante mundo acuático.
Sin embargo, difícil no significa imposible. De hecho, medir la distribución del ADN ambiental, o eDNA, más sobre lo que es en un momento, ha permitido a los científicos identificar qué animales han visitado un área determinada sin una cámara o escuchando a través de un hidrófono. Un equipo de científicos oceánicos del Instituto de Investigación del Acuario de la Bahía de Monterey y la Administración Nacional Oceánica y Atmosférica demostraron que pueden desplegar efectivamente una flota de robots especializados para recolectar este tipo de evidencia en un nuevo estudio publicado la semana pasada en la revista. ADN ambiental.
Este tipo de técnica autónoma de recolección de eDNA podría ser útil para los científicos que estudian el impacto del cambio climático en el comportamiento de los animales del océano y para aquellos que vigilan las especies en peligro de extinción, así como las invasoras.
Todos los seres vivos arrojan rastros de material genético a través de la mucosidad, los desechos y las células muertas de la piel que se desprenden. Parte de la materia orgánica cae como nieve marina
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El robot que ha sido programado para perseguir estos eDNA es un vehículo submarino autónomo de largo alcance equipado con un “Procesador de muestras ambientales”, que sirve como una especie de “laboratorio en una lata”, según un presione soltar
“Podemos extraer el ADN y usar técnicas similares a las técnicas forenses para tomar las secuencias de ADN y ponerlas en una base de datos”, dice Kobun Truelove, técnico de investigación sénior en MBARI y autor del artículo. “Pero en lugar de ser una base de datos forense de sospechosos, es una base de datos biológica de animales que viven en el ambiente marino, y tratamos de hacer coincidir las secuencias de ADN con eso”.
Para el estudio, los robots, los tres barcos de investigación de MBARI y el barco de pesca NOAA Reuben Lasker, completaron tres expediciones durante 2017 y 2018 frente a la costa del norte de California en el Santuario Marino Nacional de la Bahía de Monterey para recolectar muestras pareadas en lugares similares, agua profundidades, y tiempos de aproximadamente media milla de distancia. El propósito era comparar los resultados de las muestras recolectadas por robot con los de las muestras recolectadas por barco.
Sin los robots, la tripulación humana y los científicos tendrían que arrojar continuamente una botella al agua desde el costado de un barco. La botella se bajaría a una profundidad preestablecida y se abriría y se cerraría instantáneamente para recoger el agua y traerla de vuelta a bordo. El uso de robots que contengan la plataforma ESP para recolectar y procesar automáticamente el eDNA podría proporcionar una forma de ampliar este método para la vigilancia de la biodiversidad marina y extender su cobertura a partes remotas del océano que históricamente han sido poco estudiadas o costosas para aventurarse en barco.
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Después de que las muestras se recolectan tanto por barco como por robot, se procesan nuevamente en el laboratorio utilizando un “estilo de PCR de mayor diversidad”, dice Truelove, tecnología que hace copias de los genes y los compara con genes de especies conocidas. El equipo usó un tipo de PCR para detectar varias especies de bacterias y se abrió camino en la cadena alimentaria con PCR que podían detectar invertebrados, algas marinas y vertebrados (desde anchoas hasta ballenas azules). El muestreo de una amplia gama de especies y familias en lugar de buscar organismos específicos genera una imagen más completa de cómo se ve un ecosistema actualmente. Medir la biodiversidad marina, la comunidad de organismos que están presentes y la cantidad de cada especie, puede permitir a los científicos hacer proyecciones sobre cómo las diferentes especies están respondiendo a los cambios en los ecosistemas y cómo eso podría afectar la red alimentaria.
En general, tanto los robots como los métodos basados en barcos observaron los mismos patrones a gran escala para los tipos de organismos que se detectaron, salvo algunas variaciones en la cantidad de animales de familias selectas de peces e invertebrados. Una de las razones de esta variación podría ser que el entorno marino es diferente incluso a un par de metros de distancia. La otra razón podría deberse a cómo cada técnica absorbe el agua. La botella del costado del barco puede tomar de 5 a 10 litros en un abrir y cerrar de ojos, mientras que el vehículo necesita una hora para llenar un litro. “Podría estar recibiendo agua ligeramente diferente durante ese período de tiempo”, dice Truelove.
Además de ahorrar el costo de la tripulación y las operaciones del barco, el robot es capaz de hacer cosas que el barco no puede hacer. Por ejemplo, estos robots pueden ir a la deriva con una corriente mientras toman muestras de agua. “Uno de los próximos estudios que estamos investigando es cómo se vería la señal del ADN ambiental cuando un robot se desplaza a través de una fuerte corriente en la Bahía de Monterey y ve si hay patrones de especies que captamos dentro de esa corriente en comparación con fuera de la corriente”, dice Truelove. “Eso sería difícil de hacer para un barco grande: ir a la deriva de manera efectiva en una corriente como esa y tomar muestras continuamente”.
Por el momento, el robot todavía tiene que informar al laboratorio para el análisis genético después de llenar 60 muestras, pero el equipo está trabajando para automatizar todo el laboratorio molecular y miniaturizarlo para que quepa dentro de uno de estos vehículos autónomos, dice Truelove. . “En lo que estamos trabajando ahora es en poder tener, en los próximos años, todo hecho a bordo del vehículo, desde la recolección de muestras hasta la secuenciación de ADN y el análisis de datos”.