Los organismos dejan en el medio ambiente su material genético o partes de él
Un equipo de investigación internacional utiliza una muestra global de agua de mar para revelar qué peces de arrecife tropical se encuentran en qué lugar. Para identificar especies y familias, utilizaron con éxito el ADN residual arrojado por los animales presentes en el agua. Pero no todos los peces se pueden rastrear de esta manera.
Los arrecifes de coral tropicales son coloridos, hermosos y ricos en especies. La diversidad entre los peces es particularmente alta: los investigadores estiman que los arrecifes de coral albergan hasta 8.000 especies de peces en todo el mundo.
Sin embargo, el calentamiento global y las actividades humanas están provocando la desaparición de los arrecifes de coral a un ritmo alarmante, y aún no se ha cuantificado con precisión cuántas especies de peces de arrecife hay y dónde se distribuyen.
Una de las razones es que muchas especies de peces llevan una vida muy reservada, son muy similares entre sí o viven parcialmente en mar abierto y, por lo tanto, son difíciles de detectar. Para registrar la presencia de peces en un área, la investigación de la biodiversidad ha dependido principalmente de las observaciones visuales de los buzos (o de la captura de peces).
Ahora, un nuevo método se está abriendo camino en la ecología que sortea tales dificultades: el ADN ambiental (eDNA). La idea de este nuevo enfoque es que los organismos dejen su material genético o partes de él en el medio ambiente.
Con este enfoque, los investigadores solo tienen que tomar muestras de agua en un lugar, aislar el ADN (fragmentos) que contiene y secuenciarlos, es decir, determinar el orden de los componentes básicos del ADN. Luego, pueden comparar las secuencias con secuencias de ADN de referencia que provienen de especímenes identificados de manera confiable, y pueden determinar si una especie se encuentra en el lugar en cuestión.
Este es el método utilizado por un equipo internacional dirigido por investigadores de la Universidad de Montpellier (Francia) y ETH Zurich para estudiar la presencia de peces de arrecife.
En 2017 y 2019, los investigadores recolectaron 226 muestras de agua en 26 sitios en 5 regiones marinas tropicales. Aislaron y analizaron el ADN, que luego asignaron a las especies o familias correspondientes.
Una sexta parte mayor de diversidad detectada
Usando eDNA, los investigadores encontraron una diversidad de peces de arrecife un 16 por ciento mayor que a través de métodos de estudio convencionales, como observaciones visuales durante las inmersiones. "Gracias al método eDNA, podemos detectar muchas especies y familias de peces mucho más rápido que solo con observaciones", dice Loïc Pellissier, profesor de Ecosistemas y Evolución del Paisaje en ETH Zurich. Es uno de los dos autores principales de un estudio que acaba de publicarse.
Los análisis de ADN se completaron después de solo dos años, pero las observaciones visuales que informaron el estudio provinieron de innumerables observadores y cubren 13 años de actividad de observación.
Con el nuevo enfoque, los investigadores descubrieron más especies que nadan en aguas abiertas (pelágicas), especies que viven en los arrecifes y especies que habitan en las numerosas cuevas y grietas de los arrecifes (criptobentónicas). Los buzos ven o identifican estos peces con menos frecuencia.
Muchas de las especies pelágicas registradas prefieren mar abierto o mayores profundidades. Algunas pertenecen a familias que evitan a los buceadores o no viven permanentemente en los arrecifes de coral, como la caballa y el atún de la familia Scombridae, así como los tiburones de la familia Carcharhinidae (tiburones réquiem, por ejemplo, el tiburón punta negra).
El descubrimiento de estas especies es importante porque participan activamente en la función de un arrecife de coral a través de sus etapas pelágicas de larvas o sus migraciones nocturnas al arrecife. Por lo tanto, a menudo se subestima el papel que desempeñan estos peces en el ecosistema.
Imagen: Los buceadores suelen encontrar menos especies que los investigadores de laboratorio que utilizan ADN ambiental. (Fotografía: Adobe Stock)
Las observaciones visuales son (todavía) necesarias
Sin embargo, no todas las especies se pueden registrar con la misma facilidad utilizando eDNA, como los lábridos (Labridae) o los blénidos (Blenniidae). Las bases de datos de referencia cubren estas familias ricas en especies solo parcialmente, dice Pellissier. Debido a estos vacíos, aún no se ha asignado una parte considerable del eDNA encontrado en las muestras de agua.
Para desarrollar aún más el enfoque, los investigadores están trabajando arduamente para secuenciar el ADN de más especies de peces e introducir los datos en las bases de datos de referencia. Sin embargo, seguirán siendo necesarias inmersiones para registrar algunas especies que no se detectan bien con el eDNA, pero también para recopilar información complementaria, como el tamaño de los peces o la biomasa, que (todavía) no se puede recuperar del eDNA.
Extraordinaria diversidad en el Triángulo de Coral
Los investigadores también confirmaron hallazgos anteriores de que la composición de las especies varía ampliamente entre las biorregiones marinas. La diversidad de peces es excepcionalmente alta en el "Triángulo de Coral" entre Borneo, Papúa Nueva Guinea y Filipinas, hasta cinco veces mayor que en el Caribe, por ejemplo. Los herbívoros (incluidas las especies que se alimentan de coral) son particularmente abundantes allí.
Según Pellissier, esto tiene que ver con el hecho de que a lo largo de la historia de la Tierra, el Triángulo de Coral fue (y sigue siendo) muy activo tectónicamente, produciendo una amplia gama de hábitats. La temperatura superficial de esta área marina también fue más estable durante las glaciaciones, por lo que se pudo desarrollar una diversidad especialmente alta.
El Caribe, por otro lado, estuvo más sujeto al régimen de las glaciaciones, y sus arrecifes de coral y poblaciones de peces se redujeron durante los períodos fríos. Además, el Istmo de Panamá se formó hace más de 2,7 millones de años, lo que, entre otras cosas, cambió las corrientes oceánicas en el Caribe. Ambos eventos llevaron a mayores extinciones.
La investigación se ha publicado en la revista científica Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences: Cross-ocean patterns and processes in fish biodiversity on coral reefs through the lens of eDNA metabarcoding
