El ADN está en todas partes, incluso en el aire. Eso no es una sorpresa para cualquiera que sufra alergias al polen o la caspa de gato. Pero dos grupos de investigación han demostrado de forma independiente que la atmósfera puede contener cantidades detectables de ADN de muchos tipos de animales. Sus preprints, publicados en bioRxiv la semana pasada, sugieren que el muestreo de aire puede permitir una forma más rápida y barata de inspeccionar criaturas en los ecosistemas.
El trabajo ha impresionado a otros científicos. “La capacidad de detectar tantas especies en muestras de aire utilizando ADN es un gran salto”, dice Matthew Barnes, ecologista de la Universidad Tecnológica de Texas. “Representa una emocionante adición potencial a la caja de herramientas”.
“La parte sorprendente es que puedes conseguir aves y mamíferos, wow”, dice Julie Lockwood, ecóloga molecular de la Universidad de Rutgers, New Brunswick. Los nuevos estudios sugieren que “hay más que solo esporas; hay células y cabello y todo tipo de cosas interesantes que flotan en el aire”.
Durante más de una década, los investigadores han analizado esas fuentes dispares de ADN en el agua para identificar organismos esquivos. El muestreo de ADN ambiental (eDNA) de los investigadores en lagos, arroyos y aguas costeras les ha permitido identificar especies invasoras como el pez león, así como organismos raros como el gran tritón crestado. Más recientemente, algunos científicos han rastreado insectos por eDNA en las hojas, y también encontraron eDNA de suelo aparentemente dejado por mamíferos que se inspedían a lo largo de un rastro.
Se han realizado muchos menos estudios sobre el eDNA animal en el aire. No es obvio cuánto tejido flota de los animales o cuánto tiempo persiste el contenido genético de esas células en el aire. Algunos estudios anteriores utilizaron la secuenciación metagenómica, un enfoque para identificar mezclas de ADN, para detectar microorganismos, incluidas bacterias y hongos que abundan en el aire. Y un estudio de 2015 de monitores de aire para patógenos en el área de Washington, D.C., encontró rastros de eDNA de muchos tipos de vertebrados y artrópodos. Pero no era obvio cuán útil sería la técnica, y no está claro cómo los animales terrestres arrojan células que flotan.
A principios de este año, Elizabeth Clare, una ecóloga molecular ahora en la Universidad de York, informó en PeerJ que el eDNA de ratas topo desnudas podría detectarse en muestras de aire tomadas en el laboratorio. Para averiguar si el eDNA animal podría detectarse al aire libre, ella y sus colegas de la Universidad Queen Mary de Londres fueron a un zoológico: allí, las especies son conocidas y están ausentes del paisaje circundante, por lo que el equipo pudo determinar la fuente de eDNA en el aire que encontraron. En diciembre de 2020, Clare instaló bombas de vacío con filtros en 20 ubicaciones en Hamerton Zoo Park y dejó que cada una funcionara durante 30 minutos.
Clare recolectó 72 muestras de aire tanto del exterior como del interior de los edificios del zoológico. Utilizó la reacción en cadena de la polimerasa para amplificar los escasos fragmentos genéticos que quedaban en los filtros en suficiente ADN para la secuenciación. “Tuvimos que dar un salto de fe de que estaba allí porque no era algo que se pueda medir”, dice. Después de secuenciar el eDNA, emparejó los fragmentos con secuencias conocidas en una base de datos. El equipo identificó 17 especies mantenidas en el zoológico y otras que viven cerca y alrededor de él, como erizos y ciervos. Se encontró ADN de animales de zoológico a casi 300 metros de los recintos de los animales. También detectó ADN en el aire probablemente de la carne de pollo, cerdo, vaca y caballo alimentado a depredadores cautivos en interiores. En total, el equipo detectó 25 especies de mamíferos y aves.
Mientras tanto, los investigadores en Dinamarca habían perseguido la misma idea. Kristine Bohmann, ecóloga molecular de la Universidad de Copenhague, recuerda la inspiración que se inspiró al intercambiar ideas sobre propuestas para un programa de subvenciones de alto riesgo. “Recuerdo que dije que tiene que ser más loco, como aspirar el ADN del aire, eso sería una locura”. Ganaron la subvención y aspiraron aire de tres ubicaciones en el zoológico de Copenhague con aspiradoras y ventiladores en tres tipos de muestreadores. Detectaron consistentemente animales,un total de 49 especies de vertebrados.
“Estas preimpresiones son emocionantes y muestran algunos datos excelentes”, dice Kristy Deiner, ecóloga de conservación en ETH Zürich. Dirige un equipo de XPRIZE Rainforest para desarrollar tecnología de ADN en el aire para monitorear la biodiversidad.
El ADN en el aire puede ayudar a revelar la presencia de animales que de otro modo serían difíciles de detectar, como aquellos en ambientes secos, madrigueras o cuevas, y aquellos que vuelan fuera de la vista de las cámaras de vida silvestre, como algunas aves, dice Lockwood.
Advierte que quedan muchas preguntas sobre el enfoque, incluida la cuestión clave de qué tan lejos viaja el eDNA en el aire, lo que influirá en qué tan bien el método puede identificar la ubicación reciente de los animales. Esa distancia dependerá de muchos factores, entre ellos el medio ambiente; El eDNA probablemente flotará más lejos en un pastizal que en un bosque. Otra pregunta es cómo exactamente los animales arrojan el ADN. Podría ser cuando las células se liberan mientras se rascan o frotan su piel, estornudan o realizan cualquier actividad vigorosa como luchar o someter a sus presas. Pero incluso el eDNA perezoso apareció, dice la ecóloga molecular Christina Lynggaard, una postdoctorada de la Universidad de Copenhague que realizó el muestreo en el zoológico.
La prevención de la contaminación, siempre un problema con los estudios de eDNA, es particularmente espinosa. El muestreo de eDNA en el aire, dice Barnes, es como “pipetear bajo el agua”. Un problema, dice Clare, es cómo encontrar un control negativo, o una muestra de prueba sin ADN. “No sé dónde comprar un globo de aire estéril”.
A pesar de las incógnitas, Barnes y otros tienen grandes esperanzas. Lockwood, que estudia las plagas forestales y ha identificado rastros de eDNA en la corteza y las hojas,ya espera identificar plagas de insectos del aire. “No puedo esperar para probarlo”, dice.
