Estudio del ADN del agua para descubrir la biodiversidad del Mar de las Calmas

CALMADNA, combinará muestras de aguas y esponjas marinas con técnicas de secuenciación genética masiva para ampliar el conocimiento de este espacio de El Hierro y sentar las bases de su seguimiento, en colaboración con el sector pesquero local.  

La Universidad Autónoma de Madrid (UAM) pone en marcha CALMADNA, cuyo nombre completo es “ADN ambiental para la detección y catalogado de la diversidad en el Mar de las Calmas”.  Esta iniciativa busca detectar organismos que pueden pasar desapercibidos con otros métodos, desde bacterias hasta vertebrados marinos, y desarrollar procedimientos que faciliten el seguimiento de sus comunidades. Para ello, combinará el muestreo de agua con el análisis de esponjas y trabajará en colaboración con la Cofradía de Pescadores de La Restinga y el Instituto Español de Oceanografía (IEO-CSIC). 

El proyecto está impulsado por los investigadores de la UAM Ramón Gallego, Daniel Aguirre, Alberto Rastrojo, David Buckley y Vanessa Arranz. Su objetivo es aportar información útil para la conservación y la gestión de un entorno que alberga distintas figuras de protección y que se propone como el primer Parque Nacional exclusivamente marino de España. Este proyecto se desarrolla con la financiación de la Fundación Biodiversidad del Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto Demográfico, a través del Programa Pleamar, y se cofinancia por la Unión Europea por el FEMPA (Fondo Europeo Marítimo, de Pesca y de Acuicultura). 

Una zona de encuentro entre la costa y el océano profundo  

El Mar de las Calmas incluye fondos volcánicos y comunidades marinas muy diversas en un espacio concentrado. Su relieve submarino permite encontrar ambientes profundos a poca distancia de la costa, mientras que la calidez de sus aguas favorece la presencia de especies tropicales y subtropicales. Estas condiciones contribuyen a su gran riqueza biológica y ofrece oportunidades para investigar cómo se distribuyen los organismos entre hábitats y profundidades.  

Entre sus habitantes destacan los zifios de Cuvier y de Blainville, cetáceos difíciles de observar que cuentan con poblaciones residentes en estas aguas. Las comunidades de algas, esponjas y corales conviven con langostas, camarones y peces como viejas, meros, abades y morenas. CALMADNA permitirá explorar también la biodiversidad menos visible, como los microorganismos y otros organismos difíciles de observar durante los muestreos convencionales.  

La pesca artesanal y el buceo forman parte de la actividad del Mar de las Calmas, conocer y conservar sus aguas es importante tanto para la biodiversidad como para quienes trabajan en ellas. CALMADNA pretende reforzar esa conexión mediante la participación local en el trabajo de campo y la comunicación de sus objetivos y resultados. 

Las huellas genéticas que los organismos dejan en el agua  

El ADN ambiental está formado por material genético que los seres vivos liberan al medio, por ejemplo, a través de células, mucosidad o excreciones. El análisis del ADN de una muestra de agua permite detectar de forma no invasiva una amplia variedad de organismos, sin necesidad de capturarlos, incluso aunque no sean visibles en el momento de recogerla.  

CALMADNA utilizará metabarcoding, una técnica que combina el análisis de regiones concretas del ADN con la secuenciación masiva. Tras filtrar el agua, el equipo estudiará marcadores para identificar distintos grupos, desde bacterias hasta cetáceos.  

Esta metodología ofrece una visión complementaria del ecosistema, aunque la detección depende del muestreo, los marcadores, y las referencias genéticas disponibles. Además de generar listado de especies, CalmaDNA ampliará las bases de datos de referencia con secuencias de espcies locales poco representadas. Estas secuencias se depositarán en repositorios públicos para mejorar la identificación en en muestras de ADN ambiental y futuros monitoreos.  

Muestrear con quienes conocen el mar  

CALMADNA busca también estrechar la colaboración con la sociedad herreña y divulgar los resultados a escala local, nacional y científica. El equipo ya dispone del sistema ASCENSION, que permite recoger ADN ambiental mediante filtración a distintas profundidades y obtener información ambiental asociada al muestreo. Su posible uso desde embarcaciones pesqueras locales facilitará la colaboración con la Cofradía de Pescadores de La Restinga.  

Esta colaboración es una pieza clave para el éxito del proyecto. Los pescadores aportarán las embarcaciones y su conocimiento del entoreno. Su experiencia puede ayudar a identificar lugares de interés, reconocer las condiciones que afectan a las operaciones y ajustar el trabajo a la realidad local.  

La propuesta contempla dos campañas, en dos estaciones y un diseño de 20 estaciones con tres profundidades por estación, hasta completar 120 muestras de agua. La comparación entre campañas permitirá explorar diferencias temporales, mientras que el muestreo a varias profundidades ayudará a describir la distribución de la biodiversidad en la columna de agua. 

Las esponjas como muestreadores naturales 

Otra línea de CALMADNA es utilizar las esponjas marinas como bioacumuladores de ADN ambiental. Estos animales, filtradores de agua, pueden acumular material genético de otros organismos en sus tejidos. Analizando el ADN ofrece otra via para investigar la diversidad de su alrededor y ampliar la cobertura hacia comunidades bentónicas profundas. Este trabajo parte de muestras ya recogidas por el IEO de Canarias y la incorporación de otras muestras procedentes de las proximidades del volcán submarino Tagoro. La combinación de muestras de agua y tejido de esponjas son complementarias para describir las comunidades.  

Un equipo especializado en herramientas molecular y estudio de la biodiversidad 

CALMADNA está coordinado por Ramón Gallego, investigador César Nombela del Departamento de Biología de la UAM e investigador principal del proyecto. Doctor por la University of Auckland, cuenta con experiencia postdoctoral en la University of Washington y la NOAA, en Estados Unidos. Su investigación se centra en el desarrollo y aplicación de herramientas de ADN ambiental para estudiar la biodiversidad marina y sus cambios a lo largo de gradientes ambientales, incluyendo el uso de esponjas como muestreadores naturales. 

El equipo cuenta con Daniel Aguirre de Cárcer, profesor titular de la UAM, que combina aproximaciones experimentales y computacionales para estudiar la diversidad y el funcionamiento de los microbiomas, incluidos los de ambientes extremos. Participan también Alberto Rastrojo, profesor de Genética especializado en biología molecular, microbiología y análisis de secuenciación masiva, y David Buckley, profesor del Departamento de Biología y biólogo evolutivo especializado en diversidad genética, hibridación y formación de especies. Al equipo se incorpora Vanessa Arranz como investigadora postdoctoral. Especializada en ecología molecular marina y con experiencia investigadora en Nueva Zelanda y España, estudia la biodiversidad y las respuestas de los organismos marinos a cambios ambientales mediante herramientas genéticas. 

Conocimiento compartido para la conservación marina 

Los primeros muestreos servirán como referencia para estudiar cómo cambia la biodiversidad en el tiempo. A largo plazo, la continuidad de un seguimiento podría contribuir a detectar cambios en la composición de las comunidades o la aparición de especies no nativas. Para ello será necesario mantener protocolos comparables y validar las identificaciones. 

La ciencia abierta es otro componente del trabajo. El proyecto prevé compartir los protocolos y los datos con las administraciones competentes y el Organismo Autónomo Parques Nacionales para también facilitar posibles programas de seguimiento. Se prevé publicar los datos de secuenciación asociados a los artículos científicos. También se prepararán materiales divulgativos, vídeos y actividades dirigidas a la sociedad. El propósito es acercar el conocimiento generado a quienes conviven trabajan junto al Mar de las Calmas.  

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Ramón Gallego, investigador principal de CALMADNA en la Facultad de Ciencias de la UAM, es doctor en Ciencias Biológicas por la University of Auckland (Nueva Zelanda) y cuenta con experiencia postdoctoral en la University of Washington y la NOAA (Estados Unidos). Su investigación se centra en el uso de métodos genéticos, especialmente ADN ambiental, para estudiar la biodiversidad y sus cambios a lo largo de gradientes ambientales.

Vanessa Arranz es investigadora postdoctoral del proyecto CALMADNA en la Universidad Autónoma de Madrid y doctora por la University of Auckland. Ha desarrollado su carrera investigadora y docente en Nueva Zelanda y España, y ha sido investigadora Marie Skłodowska-Curie en la Universidad de Barcelona. Especializada en ecología molecular marina, estudia la biodiversidad, la conectividad de las poblaciones y las respuestas de los organismos marinos a cambios ambientales mediante herramientas genéticas.

Más información:  UAM Gazette