Un nuevo método identifica diferentes poblaciones de peces en un mismo lago utilizando ADN ambiental


Crédito: iCiencia (2023). DOI: 10.1016/j.isci.2023.108669
El uso de pequeños fragmentos de ADN que los animales dejan a medida que se mueven en su entorno proporciona a los investigadores una idea más clara de dónde y cómo viven.
El nuevo estudio permitió a los científicos no sólo ver qué tipos de peces están presentes en el lago, sino también determinar en qué se diferencian las poblaciones de esos peces.
El desarrollo de pruebas de agua para el ADN ambiental (eDNA) ha permitido a los científicos y conservacionistas saber qué especies han estado viviendo o migrando en un área particular en los últimos tiempos.
Pero la técnica tiene limitaciones. Normalmente, los investigadores examinan un tipo de ADN llamado ADN mitocondrial. Esto es útil para dar un sí o un no binario a la presencia o ausencia de ciertos tipos en una muestra, p. agua de lagoA menudo resulta impreciso proporcionar información detallada sobre las poblaciones de estas especies.
Para ello, los investigadores deben buscar algo llamado ADN nuclear. El problema aquí es que cada genoma nuclear es mucho más grande, pero más pequeño, que el ADN mitocondrial. Esto hace que cualquier fragmento de ADNe nuclear sea mucho más raro en el medio ambiente y más difícil de aislar.
Pero si llega a concretarse, el potencial podría ser enorme. Por ejemplo, permite a los investigadores observar los complejos cambios genéticos que ocurren dentro y entre las poblaciones animales sin siquiera ver la especie real.
Ahí es donde entra en juego el Dr. Rupert Collins, curador principal de peces del Museo de Historia Natural, junto con colegas de la Universidad de Bristol, la Universidad de Cambridge y el Instituto de Investigación Pesquera de Tanzania. Pudieron identificar el ADNe nuclear de dos poblaciones de peces diferentes que viven en el mismo lago.
"Todavía estoy asombrado de cómo funcionó tan bien", dice Rupert. "Era un proyecto imposible".
El resultados publicado en iCiencia.
laboratorio de naturaleza
Los numerosos lagos repartidos por el Valle del Rift de África Oriental a menudo se denominan laboratorios naturales.
Debido a que las Islas Galápagos aislaron poblaciones de aves, lo que llevó al surgimiento de nuevas especies, los lagos actúan como islas aisladas para los peces. Esto es especialmente cierto en el caso de un grupo de peces llamados cíclidos.
Durante esta época, los continuos trastornos geológicos de la región, que provocaron la división de la corteza terrestre y la creación de innumerables lagos y ríos, separaron poblaciones de peces y unieron otras, mientras que otras se extinguieron. Este proceso dinámico Esto ha dado como resultado que los lagos alberguen al menos 1.500 especies diferentes de cíclidos, aunque esto puede ser una subestimación significativa.
Pero no sólo hay diferencias entre lagos población de peces. Incluso dentro de los lagos, puede haber múltiples hábitats que permitan a los peces diferenciarse gradualmente y evolucionar hacia múltiples especies.
"Vemos un patrón similar en los peces de agua dulce del hemisferio norte", explica Rupert. "La evolución fue rápida cuando todas las capas de hielo retrocedieron y se formaron lagos, abriendo nuevos hábitats".
“Así que no es algo tropical. Está sucediendo en nuestra puerta, pero en lugar de cíclidos hay peces negros, espinosos y peces blancos”.
El lago Masoko en Tanzania es un gran ejemplo de cómo esto puede suceder. Es un lago de cráter casi circular que desciende a una profundidad de unos 35 metros. Esto incluye una especie de cíclido llamada Astatotilapia calliptera, que se ha dividido en dos poblaciones en los últimos 1.000 años. Para los peces que viven en el extremo poco profundo del lago, los machos suelen ser amarillos y se alimentan de invertebrados bentónicos, mientras que los que viven en aguas profundas son de color azul intenso y se alimentan de zooplancton flotante.
A pesar de vivir en diferentes partes del lago y tener diferentes actitudes y comportamientos, es posible que las dos poblaciones no sean genéticamente lo suficientemente distintas como para ser consideradas especies separadas (aunque pueden estar en ese camino).
Pero sí significa que el pez era un tema ideal para estudiar y ver si la variación genética en la especie podía detectarse tomando muestras del agua únicamente.
Probando las aguas
Rupert y sus colegas tomaron muestras de agua de diferentes profundidades del lago, desde la superficie hasta el fondo. Luego se filtró el agua para eliminar el ADN que contenía.
Luego, los investigadores analizaron el ADNe del agua a diferentes profundidades y lo probaron para buscar la variación genética específica que ocurre en el pez amarillo menos profundo o en el pez azul más profundo.
A sólo 20 metros de distancia, el equipo descubrió que la variación genética asociada con el pez amarillo es más frecuente en aguas poco profundas y en alta mar. variación genética La asociación con el pescado azul se detectó a menudo en aguas más profundas.
"Comparamos el ADNe con los genomas secuenciados de cada población y encontramos una asociación positiva en cada profundidad", dice Rupert. "Hay un patrón de profundidad, es asombroso".
Esto muestra por primera vez cómo la variación observada dentro de una especie puede detectarse mediante muestreo de ADNe nuclear en distancias muy cortas. Aunque el lago Masoko es un entorno totalmente contenido, el trabajo es al menos una prueba de concepto de que el muestreo de ADNe nuclear es posible y puede tener más aplicaciones.
Un ejemplo de ello podría ser el bacalao, explica Rupert. como pesca comercial Cada vez más, el cambio climático ha calentado las aguas de Europa, poblaciones del sur que se han adaptado al frío. tipos eran peores y los pueblos del norte eran mejores. Pero hay cierta evidencia de que las poblaciones se están adaptando, y ahí es donde el eDNA podría entrar en juego.
"Por ejemplo, podemos apuntar a genes específicos implicados en la adaptación al agua cálida", explica Rupert. "Pudimos observar muestras de agua sin pescar ningún pez y ver qué estaba haciendo toda la población de bacalao".
"Esa es una teoría. Pero hay una gran diferencia entre hacerlo en un lago pequeño y hacerlo en el mar".
Con esperanza, un mayor perfeccionamiento y desarrollo de las técnicas debería permitir a los investigadores y conservacionistas obtener una imagen más clara de cómo viven estos animales difíciles de estudiar.
Más información:
Zifang Liu et al., El ADN ambiental nuclear resuelve la estructura genética de la población en ambientes acuáticos, iCiencia (2023). DOI: 10.1016/j.isci.2023.108669
sugirió
Museo de Historia Natural
Esta historia se republica con permiso del Museo de Historia Natural. Leer la historia original Aquí.
Cita: Nueva técnica identifica distintas poblaciones de peces en el mismo lago utilizando ADN ambiental (2024, 8 de febrero) Obtenido el 8 de febrero de 2024 de https://phys.org/news/2024-02-technique-distinct-fish-population-lake. HTML
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