Antiguo ADN de las profundidades podría ayudar a rastrear las poblaciones de peces

lamina antigua de pez

Las estimaciones de poblaciones históricas se alinean con los cambios en los datos de captura de las pesquerías

Puede que haya muchos peces en el mar, pero ¿Cuántos solía haber? La respuesta a esa pregunta está al acecho en el ADN escondido en el fondo del océano.

Los científicos japoneses que analizaron el ADN atrapado en los sedimentos del lecho marino han demostrado ahora, por primera vez, cómo este material genético conservado se puede utilizar para trazar los cambios en las poblaciones de peces durante siglos. La nueva técnica, informada en un estudio reciente, podría usarse para ayudar a comprender la dinámica de las poblaciones de especies marinas.

Así como los humanos pierden pelo y células de la piel a lo largo de su vida, los peces también dejan caer material genético. Algunos de estos desechos almacenados en genes terminan inevitablemente sepultados en arcillas o materia orgánica en la columna de agua antes de hundirse en el fondo del océano. Con el tiempo, el sedimento se acumula, creando una cápsula del tiempo en capas.

Si bien estudios anteriores han analizado el ADN en el sedimento para identificar qué especies están presentes en una región, ninguno ha intentado estimar el tamaño de la población. El equipo japonés, dirigido por el paleocenógrafo de la Universidad de Ehime, Michinobu Kuwae, se propuso ver si podía hacerse.

"Los sedimentos marinos tienen extensos registros de ADN de peces y poca degradación con el tiempo", dijo Kuwae. En las condiciones ambientales adecuadas, el ADN se puede conservar durante décadas o incluso siglos. El frío y fangoso fondo de la bahía de Beppu, en el sur de Japón, es uno de esos lugares. La bahía profunda tiene una boca relativamente poco profunda, lo que significa que las mareas entrantes solo interactúan con la capa superior de la columna de agua. Esto deja las profundidades intactas y sin oxígeno, la mezcla perfecta para la conservación del ADN.

Desde el R/V Isana de la Universidad de Ehime, los científicos dejaron caer instrumentos para extraer núcleos de sedimentos del fondo de la bahía de Beppu. En el laboratorio, fragmentos de ADN extraídos del sedimento mostraron qué especies estaban presentes en la bahía y su población relativa. La datación por radiocarbono del sedimento y los restos de moluscos allí permitió a los científicos ver cómo cambiaban esos números.

Los científicos centraron su atención en tres especies comunes: anchoa japonesa, sardina japonesa y jurel durante un período de 300 años. Encontraron cambios en el tamaño de la población a lo largo del tiempo; por ejemplo, la población de sardinas tuvo picos distintos alrededor de 1850 y 1980.

Además, el tamaño de la población reconstruida mostró picos alternos regulares en las poblaciones de sardina y anchoa, un cambio ecológico bien conocido relacionado con cambios multidecadales en las condiciones del océano.

Para verificar la validez de sus análisis paleogenéticos, los científicos compararon el tamaño de su población reconstruida con registros históricos de desembarques y ventas de peces en Japón. Descubrieron que los picos en el tamaño de la población coincidían con los aumentos en las capturas de peces en ese momento.

diseño experimental del estudio

Imagen: Diseño experimental para este estudio

Hoy en día, los administradores y conservacionistas pesqueros dependen de tener precisos conteos de población para regular la industria pesquera y establecer objetivos de conservación. Si bien las prospecciones con sonar y la pesca de arrastre y la información de las capturas de los pescadores pueden ayudar a los investigadores a estimar el tamaño de la población actual, la información sobre las poblaciones históricas es clave para saber cómo una variedad de presiones, desde el cambio climático hasta la interferencia humana y los factores naturales, altera el tamaño de la población.

"Definitivamente podría usar esta [técnica] para aprender algo sobre cómo las poblaciones fluctúan con las variaciones en las condiciones ambientales", dice Louis Bernatchez, biólogo de poblaciones de la Université Laval en Quebec y catedrático de investigación de Canadá en Genómica y Conservación de Recursos Acuáticos, que no participó en el nuevo trabajo. Agrega que este tipo de información puede ayudar a la gestión y conservación de las especies marinas.

Las condiciones ambientales ideales para la preservación del ADN en Beppu Bay probablemente jugaron un papel en el éxito de la técnica. Si bien también existen condiciones similares en otros lugares, como la cuenca de Santa Bárbara en California, la ensenada de Saanich en Columbia Británica y la cuenca de Cariaco en Venezuela, son raras. Sin embargo, Bernatchez cree que el enfoque podría aplicarse en casi cualquier lugar, aunque tener las condiciones ideales ciertamente aumenta las posibilidades de detectar ADN bien conservado.

"Todavía estamos en la ola exponencial de todo tipo de aplicaciones de ADN ambiental", dice Bernatchez. "Estoy seguro de que veremos otros estudios similares en un futuro próximo".

Los hallazgos se publican en Communications Biology: Sedimentary DNA tracks decadal-centennial changes in fish abundance

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