Cómo el cambio climático y la actividad humana amenazan los ecosistemas de agua dulce como lagos y ríos, es más importante que nunca saber cómo tiene un impacto en ellos. Pero los métodos tradicionales de tipos de especies, como la captura de animales, son desafiantes para la implementación y pueden perder cambios rápidos.
¿Qué pasaría si pudiéramos seguir la vida sin atrapar o ver animales individuales directamente? Resulta que podemos, leer el ADN y el ARN dejan atrás en el agua.
Cada cosa viva deja pequeños rastros en su entorno: células de la piel, desechos o fragmentos microscópicos que no podemos ver. Estos fragmentos tienen material genético único para cada tipo en el suelo.
Entonces, cuando los científicos especifican una botella de agua, varios gramos de suelo o incluso el aire de filtro, en realidad recolectan lo que se llama ADN ecológico (EDNA) o ARN (ERNA), cuyas especies están presentes en un área.
Estudios recientes han demostrado que Erna, que anteriormente consideraba demasiado inestable para su uso en el campo, puede detectarse de manera confiable en los ecosistemas de agua dulce.
Nuestra investigación
Las moléculas de ADN necesitan tiempo para desaparecer por completo en el entorno acuático. Esto significa que Edna podría provenir del organismo que ahora vive allí, o de los que desaparecieron hace semanas.
Sin embargo, el ARN se estropea rápidamente. Esto resulta que la fragilidad es una ventaja: nos da una foto de lo que está vivo y activo en este momento, ofreciendo una nueva forma fuerte de monitorear los organismos vivos en tiempo real.
Sobre la Garantía Gault Reserve Nazedere McGill University, los investigadores usan una gran línea experimental de estanques (LEAP): 96 estanques de ganado “” Todos contienen alrededor de 1,000 litros de agua extraída de Hertel cercano cerca del lago. Famosos como mesocosmes, permiten a los investigadores probar cómo reaccionan las comunidades de agua dulce a cambios rápidos en su entorno como el pH y la temperatura.
Investigadores Muestreo de agua para la recuperación ambiental de ADN y ARN en la Universidad de Montreal de Biology des Laurentidides. (Mathilde Salamon)
Mesocosm es un tanque abierto que ha llamado a un hombre que imita el ecosistema real de agua dulce, lo suficientemente grande como para incluir microbeos, plancton y agua natural, pero los científicos pueden probar factores aislados y repetir experimentos. Puede considerarlos acuarios al aire libre gigantes para la ciencia.
En nuestro estudio, trabajamos con grandes mesocosis en la ventana emergente. Agregamos una solución que solo incluye el ADN y el ARN de la pulga de agua (Daphnia Pule), un organismo de agua dulce común ausente del lago Hertel, hasta la mesocosma acuosa sin pulgas con vuelos.
Esto nos permitió monitorear mientras Edna y Erna se comportan con el tiempo cuando ingresan al agua. Luego transfirimos el 10 por ciento del volumen de agua en los siguientes Mesocos, hasta que alcanzamos una dilución de 10,000 veces EDNA y Erna. Recolectamos muestras de agua inmediatamente después de haber agregado una solución a los primeros tanques y continuamos 24 días, nueve veces en total.
Hemos utilizado PCR digital para medir cómo las concentraciones de ADN y RN cambiaron con el tiempo, tecnología altamente sensible que puede detectar concentraciones muy bajas de material genético. Este método también se usó ampliamente durante la pandemia SAVID-19 para monitorear los virus en las aguas residuales. Al aplicarlo a nuestras muestras de agua dulce, podríamos cuantificar con precisión la rapidez con que el DNNA y el ARN se desvanecieron y compararon su perseverancia en las mismas condiciones.
También probamos las diferencias entre los tipos de ARN: ARN mensajero (ARNm), que lleva instrucciones de corta duración que harán que las células fabriquen proteínas y ARN ribosómico (ARNm), que forma parte de una célula para la producción celular y es más estable.
Lo que encontramos en el agua
Hemos descubierto que el ARN se descompone mucho más rápido que el ADN después de que se libera en el agua. Es interesante que notemos las diferencias entre los tipos de ARN: el ARNm se degrada más rápido que el rRNA.
Sin embargo, logramos descubrir tanto ADN como ARN incluso después de que el agua se diluyó 10,000 veces sobre los mesocosmas. Esto muestra que, aunque el ARN se rompe rápidamente, las herramientas sensibles como la PCR digital aún pueden detectarlo, mostrando su potencial para monitorear la vida activa en los sistemas de agua dulce.
Nuestro estudio muestra que el ARN ecológico, una molécula que pronto desaparece después de que el organismo muere, puede detectar actividades biológicas recientes en tiempo real.
Específicamente, el ARNm, el ARN más fino, puede proporcionar una mejor toma de vida activa en los sistemas acuáticos. Ofrece científicos y gerentes de protección del medio ambiente con fondos más rápidos para descubrir cambios y tomar medidas para proteger los ecosistemas de agua dulce.
Mesocosmes en una gran serie experimental de estanque (LEAP) en Gault Reseter Gault University McGill. (Vincent Fugere) ¿Qué puede decirnos Erna decirnos
El entorno del ARN podría revelar no solo qué tipo de vivo actualmente, sino también su estado de salud o incluso su etapa. Por ejemplo, un estudio mostró que se crearon cambios en la actividad genuina a partir del estrés por calor en el ARNm del agua, proporcionando información sobre los organismos en los ecosistemas.
Otro estudio encontró que Erna podía distinguir entre renacuajos y anfibios adultos, permitiendo seguir las fases de la vida en la naturaleza, sin atrapar a los animales.
Estos hallazgos sugieren que Erna podría convertirse en un medio poderoso y no invasivo para monitorear la biodiversidad. Con más investigación, el ARN ecológico podría ayudarnos no solo a seguir la vida en los ecosistemas de agua dulce, sino también revelar y cómo las especies se adaptan en un mundo que cambia rápidamente.
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