Desde 2023, dos equipos científicos están capturando muestras de aire de la Amazonía peruana en busca de información sobre su vasta biodiversidad. Ambos proyectos científicos intentan probar en espacios naturales una innovadora técnica para identificar especies de animales y de plantas que transitan en un ecosistema a partir de muestras de ADN del aire de ese lugar.

Las científicas Adriana Iglesias Vásquez y Kelly Tapayuri Olivera se instalaron en los puestos de vigilancia PB6 y PB7 de la Reserva Nacional Pacaya Samiria, en Loreto, en enero del año pasado. 

En paralelo, otro grupo de investigadores, conformado por Gisella Orjeda Fernández y su equipo, estaban trabajando en el Área de Conservación Regional Cordillera Escalera, en San Martín. Todos tenían, en principio, un objetivo similar: recolectar muestras de aire con el fin de obtener información sobre la biodiversidad de la Amazonía. 

“Imagina que estás en el bosque. Allí pueden haber caído hojas de plantas, insectos, se habrán muerto mariposas que quedan ahí, pasó un jaguar y botó baba u orinó, y las flores pueden haber esparcido polén. Todos ellos dejan ADN, ya sea en el suelo, en el agua o en el aire. Lo que estamos haciendo es tomar una muestra del medio ambiente en la que diferentes ADN’s están todos mezclados”, explica Gisella Orjeda Fernández.

Los equipos peruanos están tomando muestras de ADN del aire en espacios abiertos".

Recolectar y analizar las huellas de ADN que quedan en el aire es uno de los objetivos de la técnica de metabarcodificación del ADN medioambiental. Este procedimiento —que también considera los rastros en el suelo y el agua— condensa los principales avances científicos del monitoreo de especies animales.

Por cientos de años, los científicos han experimentado con diferentes formas de conocer el ADN de todo aquello que nos rodea. El método tradicional, descubierto en 1869, implica atrapar a un individuo (del reino animal, planta u hongo), tomar una muestra de tejido (piel, escama, antena, etc.) y analizarla en laboratorios para conocer su ADN. 

En los últimos 20 años, está información ha sido almacenada en bases de datos internacionales que, a la fecha, cuentan con más de 16 millones de códigos de barras.

Aunque esta habitual técnica es efectiva, capturar un animal y tomar la muestra requiere tiempo, movilización de recursos y personal especializado para cada especie que se desea identificar y, muchas veces, implica matar al animal luego de estudiarlo. Por ello, los científicos han trabajado en nuevas formas de identificar especies. 

CAPTURA DE ADN. Adriana Iglesias Vásquez y su equipo tomaron muestras de aire en dos puestos de vigilancia de la Reserva Nacional Pacaya Samiria, en Loreto.

Foto: Archivo Adriana Iglesias Vásquez

 

El desarrollo del método de ADN ambiental para identificar macroorganismos se dio a partir de los 2000. Tres años después, se publicaron los primeros estudios con muestras de sedimentos que revelaron información del ADN de mamíferos, aves y plantas. Este hallazgo fue seguido por análisis de sedimentos acuáticos de agua dulce y marina.  

El amplio recorrido de la captura de ADN ambiental llevó a que, en 2021, se intente, por primera vez, conocer el ADN de macroorganismos a través del aire. Elizabeth Clare, una de las primeras científicas en trabajar con muestras aéreas, contó a OjoPúblico que su trabajo en laboratorio inició luego de sugerir en un reporte gubernamental que el aire podía ser una fuente de captura de ADN y notar que nadie lo había analizado antes.

La importancia de los dos proyectos que, actualmente, se desarrollan en la selva peruana reside, principalmente, en la puesta en práctica de esta metodología con una dificultad adicional: hasta 2022, solo se había utilizado en laboratorios y zoológicos. Es decir, espacios controlados por científicos. 

“Cuando contacté a las investigadoras Christina Lynggaard y Kristine Bohmann, a inicios de 2022, este método no se había testeado en un medio natural”, destaca Adriana Iglesias Vásquez, quien trabaja con las científicas que probaron el ADN ambiental aéreo en simultáneo a Elizabeth Clare. 

Los proyectos liderados por Gisella Orjeda Fernández y Adriana Iglesias Vásquez representan un avance en la ciencia a nivel mundial. Es la primera vez que se utiliza esta técnica en un ecosistema megadiverso como la Amazonía peruana. 

Hasta ahora, Elizabeth Clare había sido la única científica en probar esta técnica en bosques tropicales de Belice. Además, los estudios realizados en Perú destacan por ser liderados por científicas de la Universidad Nacional de San Marcos y estar financiados con fondos públicos, administrados por ProCiencia.

 

Una técnica revolucionaria

Uno de los primeros registros sobre la diversidad de especies en América Latina fueron los de Alexander von Humboldt. Entre 1799 y 1804, este naturalista recorrió América del Sur y Central junto a una expedición española. Sus populares libretas de viajes evidencian que el explorador describió la biodiversidad y fue dibujando las características de distintas especies de plantas y de animales a medida que se iba topando con ellas.

Desde entonces, han existido importantes avances en la ciencia. Uno de ellos consiste, precisamente, en la posibilidad de conocer a las especies sin necesidad de verlas, oírlas ni capturarlas. La metabarcodificación a partir de ADN ambiental es una técnica que ha ido ganando terreno entre los investigadores. Y la toma de muestras de aire —una de las aristas contempladas en ella— es una de sus más prometedoras innovaciones.

Aunque metabarcoding —nombre original de la metabarcodificación, es decir el proceso de leer y almacenar la información de ADN obtenida con cualquiera de los métodos disponibles— es una palabra muy técnica, resume con eficacia su esencia. 

Bar remite a la idea de barras que, básicamente, es el resultado de la técnica: un código de barras. Coding se emplea para referirse a codificar. En otras palabras, lo que se está haciendo: descifrar los códigos de ADN de la especie. Y meta, por último, hace referencia a la mezcla de información de diferentes especies dentro de una misma muestra. 

En 2021, se realizaron las primeras pruebas en laboratorio para extraer información sobre el ADN de macroorganismos a partir de muestras aéreas".

Todo esto se consigue a través del análisis de zonas específicas en las cadenas de ADN. “Cuando se extrae el ADN de un animal [independientemente de cuál sea] se observa que, en los extremos, la cadena está muy conservada. Pero, en el medio, tienen ligeras variaciones. Esas pequeñas variaciones se encuentran en los segmentos conocidos como COI y 16S, y sirven para decir qué especie es la que se está analizando”, explica Gisella Orjeda Fernández.

El ADN ambiental, en tanto, hace referencia al lugar del cual se toma la muestra: el suelo, el agua y, recientemente, el aire. ¿Cómo llegaron los científicos a este descubrimiento? Como todo en la ciencia, por casualidad. 

Elizabeth Clare, una de las primeras personas en trabajar con ADN medioambiental aéreo, cuenta que la primera vez que habló sobre esta posibilidad fue en un informe encargado por el Gobierno británico. El mismo, precisa la bióloga, explicaba cómo el ADN puede ser usado para crear planes de conservación en los ecosistemas terrestres.  

“En ese reporte, escribí a modo de especulación que se podía filtrar ADN del aire. En ese momento, realmente pensé que se había hecho antes porque [los científicos] tomamos muestras de ADN del agua, suelo, hojas del bosque, y de todo tipo de cosas”, recuerda. 

ANÁLISIS. La técnica requiere de un proceso de codificación de ADN en el que se identifica la información capturada por filtros de aire.  

Foto: Archivo Adriana Iglesias Vásquez

 

Sin embargo, la especulación no es algo que se lleve bien con la ciencia. Por lo que, agregar el término “aéreo” en el informe, la llevó a realizar una búsqueda bibliográfica fallida: no encontró ningún artículo científico que respalde su idea. 

"Cuando escribes informes gubernamentales tienes que encontrar estudios de casos para ellos y no pude encontrar ninguno sobre el aire. Hay muchos estudios sobre microbios, patógenos, virus y bacterias en el aire. Eso es bien sabido. Encontré un estudio de esporas de hongos recogidas de muestras de aire en Hawai. Y uno sobre plantas hecho, básicamente, debido al polen y los alérgenos en el aire. Pero eso era todo: nadie lo había hecho antes en animales”, detalla. 

Su búsqueda por encontrar antecedentes en el trabajo con muestras de ADN aéreo la llevó a un proyecto presentado en una feria de ciencia por dos estudiantes de secundaria en una escuela de Japón. 

"Todo lo que pude encontrar fue un párrafo traducido al inglés que decía que habían detectado ADN de búho en el aire, pero no sabía cómo lo habían hecho. Eso era todo lo que había. Así que pensé en hacer de ellos mi caso de estudio: escribí a su instituto en inglés y japonés, y nunca obtuve respuesta", señala. 

En 2022, la técnica se probó en un zoológico de Reino Unido y en otro de Dinamarca".

Coincidentemente, la Universidad Queen Mary de Londres —donde Elizabeth Clare trabajaba— estaba ofreciendo un fondo para, como ella lo describe, “ideas locas que, si funcionaban, podrían ser importantes para la ciencia”. 

Esto la llevó a iniciar uno de los primeros proyectos de análisis de ADN del aire en su laboratorio en Reino Unido. El mismo resultó en la publicación de un artículo científico, en marzo de 2021, que demostró el éxito de su idea inicial, al identificar ADN de mamíferos a partir del aire. 

Sin embargo, esa primera prueba también demostró la falta de certeza que había, hasta ese momento, en la aplicación de la técnica en espacios abiertos. “Un problema en la monitorización del ADN aéreo puede ser el efecto de dilución de los grandes espacios. Es posible que el ADN del aire sea especialmente útil en espacios confinados, como cuevas, cavidades y sistemas subterráneos, que reproducen nuestra sala experimental; pero menos eficaz al aire libre”, advierte la publicación científica.

Esta interrogante la llevó a probar la técnica en un espacio más grande y un poco menos controlado: el zoológico de Hamerton en Reino Unido. La aplicación de la metabarcodificación del ADN ambiental aéreo en este nuevo escenario derivó en la publicación de un artículo en la revista Cell Press, en febrero de 2022, con resultados más prometedores sobre su uso al aire libre.

TRABAJO EN CAMPO. El proyecto liderado por Gisella Orjeda Fernández analiza diferentes tipos de metodologías de captura de ADN para comprobar la eficacia del análisis del aire.

Foto: Archivo Gisella Orjeda Fernández

 

“Nuestros hallazgos demuestran el profundo potencial del aire como fuente de ADN para la biomonitorización terrestre global. El ADN ambiental aerotransportado podría revolucionar el modo en que los científicos estudian y controlan la biodiversidad terrestre de forma no invasiva a escala mundial", resaltan los autores en el estudio.

En 2021, luego de publicar una preimpresión con sus primeros hallazgos, Elizabeth Clare y su equipo se dieron cuenta de que un grupo de investigadores, liderados por Kristine Bohmann y Christina Lynggaard, estaban trabajando en un experimento exactamente igual al suyo y con los mismos resultados, pero hecho en Dinamarca. 

En lugar de competir por quien lanzaría la primicia, las investigadoras acordaron publicar sus hallazgos al mismo tiempo. Es así que, en la misma revista Cell Press de febrero de 2022, Elizabeth Clare y su equipo publicaron el artículo realizado en el zoológico de Reino Unido, y la ecóloga molecular Kristine Bohmann y sus investigadores publicaron otro en el que aplicaban la misma técnica en el zoológico de Copenhague, en Dinamarca. 

Este último estudio tomó como referencia el primer artículo de Elizabeth Clare, de marzo de 2021, y uno más, que salió en mayo del mismo año, en la revista Earth System and Environment. El mismo describía la captura de eucariotas que incluían pequeñas cantidades de ADN humano, de cetáceos y aves, a partir de polvo terrestre y marino del Mar Rojo. 

Las muestras de aire tomadas por Kristine Bohmann y su equipo en el zoológico danés proporcionaron información de 30 especies de mamíferos, 13 de aves, cuatro de peces, una de anfibios y una de reptiles. 

Esta publicación fue otro presagio de su potencial para el análisis al aire libre y en escenarios más complejos que un laboratorio. “Demostramos que el ADN ambiental aerotransportado puede ofrecer una forma fundamentalmente nueva de estudiar y controlar las comunidades terrestres”, concluye. 

Los estudios de Clare y Bohmann llevaron a que otros autores se interesen en las múltiples utilidades de esta técnica. En julio de 2023, el biólogo Saydur Rahman destacó que el uso del ADN medioambiental proporciona información útil para “identificar las fluctuaciones de la diversidad, los puntos calientes de las especies y la presencia de especies invasoras”.

El especialista añadió que la información obtenida a través de este método también puede ser usada para los programas de conservación, y exponer los procesos en el ecosistema. En Perú, los principales objetivos apuntan, justamente, a probar la técnica en un ecosistema totalmente nuevo, como la Amazonía, para identificar especies que habitan allí y, con ello, promover su conservación. 

Perú lidera la aplicación en América del Sur

La metabarcodificación de ADN a partir de muestras de aire es algo tan novedoso que, a nivel mundial, solo tiene tres años de aplicación. El estudio más antiguo remite a inicios de 2021 y se hizo en un laboratorio. 

Las investigaciones posteriores se hicieron en zoológicos, en 2022. Y fueron el disparador para que esta técnica se empiece a replicar, un año después, en Perú. El uso de este método es tan reciente que todavía no existen registros de estudios similares en otros países de la región. 

“Recibí muchísimas consultas después de la publicación. He hablado con representantes de unos 12 gobiernos diferentes. Hay un par de proyectos en Estados Unidos, uno en Canadá, otro en México y otras personas realizando estudios en Inglaterra. Tengo amigos en Brasil que están interesados porque vigilan a los murciélagos igual que yo, pero eso no es un país [no tiene respaldo gubernamental]. Es sólo gente interesada en controlar murciélagos”, cuenta Elizabeth Clare a OjoPúblico. 

Sin embargo, muchos de estos estudios aún están explorando el uso de la tecnología en espacios cerrados. “La mayoría de ellos lo que están haciendo es buscar en cuevas de murciélagos, porque tenemos una mejor idea de cómo trabajar en el interior. Es un problema más simple, por lo que se está moviendo más rápido. Lo que Gisella Orjeda está tratando de hacer fuera es algo en lo que también estamos trabajando, y es una cuestión más complicada”, añade. 

El método es tan reciente que no hay registros de estudios similares en otros países de la región". 

Por ello, la investigadora resalta que los proyectos iniciados en Perú son uno de los primeros al aire libre que han avanzado más rápido. “Cuando Gisella me escribió, me alegré mucho de ayudarla porque queríamos que otras personas empezaran a hacerse las mismas preguntas que nosotros. Así es cómo crecerá este campo, con otras personas a las que se les ocurrirá una mejor forma de utilizar la técnica. Lo que se está haciendo en Perú es exactamente lo que tenía pasar. Otros países deben de hacer lo mismo”, destaca la investigadora.

El liderazgo de Perú en la metabarcodificación de ADN medioambiental aéreo es, en resumen, la historia de cómo la lectura de un artículo en Internet puede llevar a que se inicien dos proyectos científicos innovadores para la región. Gisella Orjeda Fernández cuenta que el origen de su proyecto se remonta a una escena cotidiana: su hijo leyendo las noticias. 

“En 2021 salió un artículo en The Economist en el que entrevistaron a las investigadoras Elizabeth Clare y Christina Lynggaard sobre sus estudios en la captura de ADN del aire en los zoológicos. Mi hijo vio ese artículo y me dijo ‘Mamá, creo que sería súper importante hacer esto en [el proyecto de conservación] Bosque Guardián para cuantificar su biodiversidad”, recuerda. 

Orjeda Fernández explica que, tras revisar el artículo, lo primero que se le ocurrió fue buscar información sobre la experiencia de ambas. “Le escribí a Elizabeth Clare y le dije ‘¿qué te parece probar tu técnica en un ambiente complejo como la Amazonía peruana?’”.

CIENCIA EN LA AMAZONÍA. Las científicas Gisella Orjeda Fernández y Elizabeth Clare prueban la técnica en el Área de Conservación Regional Cordillera Escalera, en San Martín.

Foto: Archivo Gisella Orjeda Fernández

 

De manera similar, Adriana Iglesias Vásquez contactó a la científica a cargo del otro estudio, Christina Lynggaard, luego de recibir un boletín científico en el que hablaban de los hallazgos del estudio hecho en Dinamarca. 

“Me contacté con los investigadores de la Universidad de Copenhague, pioneros de esta técnica, y accedieron a trabajar conmigo en un medio natural en la Amazonía peruana, específicamente en la región de Loreto”, indica. 

En ese momento, Iglesias Vásquez estaba investigando sobre la reducción en la población de algunos mamíferos en esa zona de la Amazonía, y la tecnología le pareció una buena forma de confirmar si todavía habitan allí. 

“Yo sabía de estos problemas aquí, en la Amazonía peruana. Entonces, hay una necesidad de investigar y dije ‘por qué no utilizar este dispositivo de muestreo que ellos han testeado, recientemente, en un zoológico y que recomiendan probarlo en un medio natural’”, agrega.

Es la primera vez que se utiliza esta técnica en un ecosistema megadiverso como la Amazonía peruana".

De esa manera, ambas iniciaron la carrera por aplicar esta técnica en el país. El primer proyecto en ser aceptado por ProCiencia fue el de Adriana Iglesias Vásquez, en 2022. El mismo tiene como objetivo principal probar los aspiradores utilizados en Dinamarca en la Amazonía peruana y reconocer si es que, en efecto, son útiles en un ecosistema totalmente distinto. 

“Queríamos saber si el dispositivo que se había utilizado en Dinamarca podría servir en la Amazonía peruana, específicamente, en un ecosistema de tipo várzea. Sabemos que las condiciones climáticas en el norte son totalmente diferentes a las condiciones climáticas aquí”, explica. 

Un segundo objetivo de su investigación consiste en analizar el ADN de determinados vertebrados y mamíferos terrestres —Tayassu pecari, huangana, Pecari tajacu, sajino y venado colorado—, cuyas poblaciones se han reducido en la Amazonía peruana debido a inundaciones. “Nuestro objetivo no fue medir o determinar abundancia y/o densidad poblacional, sino la presencia o ausencia de estos vertebrados”, aclara.

Para cumplir esas dos metas, Adriana Iglesias Vásquez y su equipo instalaron aspiradores de aire enviados desde Dinamarca en dos puestos de vigilancia (PB6 y PB7) de la Reserva Nacional Pacaya Samiria, en Loreto. “La razón por la que seleccionamos estos puntos es porque el primero tiene una mayor actividad antrópica y el segundo, una menor actividad antrópica”, precisa. 

VARIEDAD. El equipo de Orjeda Fernández instaló aspiradores de aire, cámaras trampa, redes de niebla y detectores acústicos, además de tomar muestras acuáticas para contrastar los resultados.

Foto: Archivo Gisella Orjeda Fernández

 

La especialista explica que esto permitirá saber si es que una mayor actividad humana está relacionada a la presencia o no de comunidades de fauna silvestre, y si esto puede afectar la capacidad de detección de los dispositivos. 

En enero del año pasado, luego de instalar los equipos en esos puntos, los investigadores recolectaron 48 muestras. Entre ese mes y abril, las mismas fueron procesadas en la Universidad de Copenhague, en lo que se denomina etapa de laboratorio. 

Finalmente, realizaron el análisis y obtuvieron los resultados. “Estamos en la etapa de redactar el artículo científico y el acompañamiento de una tesis [en base a la investigación]”, cuenta Adriana Iglesias Vásquez a OjoPúblico.

Gisella Orjeda Fernández, en tanto, empezó su proyecto en 2022, con recursos propios. Un año después, ganó el fondo de ProCiencia. Su objetivo principal consiste en probar la técnica de metabarcodificación de ADN ambiental aéreo en la Amazonía a partir de aspiradores elaborados en el país, y comparar los resultados con los métodos tradicionales de identificación de especies.

Uno de los proyectos se desarrolla en la Reserva Nacional Pacaya Samiria y el otro en el Área de Conservación Regional Cordillera Escalera".

“Los aspiradores que estamos utilizando los fabricó, en un mes, un estudiante de segundo año de física de la Universidad Nacional Mayor de San Marcos. Dependiendo del ecosistema, estamos haciendo cambios para tener una segunda generación de aspiradores”, explica.

La bióloga señala que, para llevar a cabo el estudio, su equipo se movilizó al Área de Conservación Regional Cordillera Escalera, en San Martín. Allí instalaron los aspiradores y tomaron las muestras de aire para la aplicación del método de ADN aéreo. 

Sin embargo, allí no terminó el muestreo: también trabajaron con cámaras trampa, redes de niebla para atrapar murciélagos y detectores acústicos, como parte de la aplicación del método tradicional. Además, tomaron muestras de un estanque para testear el método de ADN acuático.

“Usar los tres métodos me ayuda a confirmar que este sistema [el aéreo] está funcionando. Si me funciona bien, quiere decir que ya no es necesario atrapar animalitos”, subraya Orjeda Fernández.

Los dos proyectos científicos están financiados con fondos públicos".

Al respecto, Elizabeth Clare, quien colabora en el proyecto, destaca que una de las principales fortalezas de la investigación reside en la multiplicidad de técnicas usadas. “Realmente están tratando de combinar diferentes fuentes. Nosotros no lo hemos hecho. Es muy bueno que estén tratando de comparar el grupo de técnicas”, resalta.

Por último, Gisella Orjeda Fernández señaló que otro de los objetivos de su estudio es contribuir con información útil para las comunidades que viven en esta zona de la Amazonía. 

“El proyecto [de conservación] Bosque Guardián tiene, como uno de sus objetivos, dar elementos a la gente que vive por allí para desanimarlos a que deforesten o cacen animales. ¿Cómo hacer eso? Dándoles trabajo y capacitándolos. Por ejemplo, ellos trabajan con cacao, con fabricación artesanal de papel y a los muchachos jóvenes les brindan herramientas para que trabajen como guías turísticos”, explica.

En este caso, Gisella Orjeda Fernández señala que la información obtenida a través del análisis del ADN capturado del aire podrá ser utilizada en el turismo ecológico para contar historias sobre las especies que transitan por allí. “En este proyecto, el aire nos brinda elementos para contribuir a la conservación, a través de la educación y la consecución de historias sobre la vida natural”, concluye.