El ADN ambiental (eDNA) està revolucionant la manera com estudiem els ecosistemes marins. Gràcies a aquesta tècnica, avui és possible saber quines espècies han passat per una zona sense necessitat de veure-les ni de capturar-les. Només cal prendre una mostra d'aigua, extreure'n el material genètic que conté i analitzar-lo amb eines moleculars molt precises.
En el cas dels oceans, l'eDNA s'ha convertit en una eina puntera per monitoritzar cetacis i altres organismes marins, sobretot en àrees molt extenses i difícils de mostrejar amb mètodes tradicionals. Des de grans campanyes internacionals fins a laboratoris especialitzats en biodiversitat aquàtica, cada cop més projectes aposten per aquesta tecnologia per millorar la conservació i la gestió del medi marí.
Què és l'ADN ambiental i com s'obté al mar
Quan parlem d'eDNA ens referim al ADN que els organismes van deixant a l'entorn a través de cèl·lules de pell, excrements, mucoses, restes de teixits, escates o fins i tot fragments microscòpics que es desprenen en nedar. Aquest material genètic roman un temps a l'aigua, a terra oa l'aire, i pot ser recollit si es mostra adequadament.
Als ecosistemes marins, el procediment més habitual consisteix en recollir diversos litres d'aigua de mar i filtrar-los per retenir totes aquestes partícules biològiques. Als filtres queden atrapats microorganismes com bacteris i fitoplàncton, però també traces de peces, cetacis i altres vertebrats marins la presència dels quals seria molt complicada de detectar només a simple vista.
Quan el material està al filtre, es procedeix a extreure l'ADN al laboratori i amplificar-lo mitjançant tècniques de biologia molecular, com la PCR i el metabarcoding. Després, se seqüència i es compara amb bases de dades de referència per identificar a quines espècies pertany cada fragment.
Aquest enfocament té una conseqüència clau: la qualitat i l'amplitud de les bases de dades genètiques determinen quines espècies es poden detectar. Si la seqüència d'una espècie no està registrada en aquestes bases, aquesta espècie no apareixerà als resultats, encara que realment estigui present a l'ecosistema mostrejat.
A més, l'eDNA té les seves particularitats a l'hora d'interpretar-lo: trobar ADN d'una espècie en una mostra no sempre implica que l'animal estigui just en aquest punt.. Els corrents marins poden transportar el material genètic, pot haver-hi contaminació creuada o fins i tot rastres de preses en el contingut estomacal de depredadors. Per això és imprescindible analitzar les dades d'eDNA en el context oceanogràfic i ecològic.
Avantatges de l'eDNA davant dels mètodes de mostreig tradicionals
L'anàlisi d'ADN ambiental s'ha guanyat un lloc a la caixa d'eines de l'ecologia marina perquè ofereix avantatges molt clars respecte als mètodes clàssics de mostreig, com l'arrossegament de xarxes, els censos visuals o la captura directa d'organismes.
Un dels avantatges més importants és que es tracta d'una metodologia no invasiva. No cal capturar, manipular ni causar mal als organismes per saber que hi són o han estat presents. Això resulta especialment rellevant quan es treballa amb espècies protegides, amenaçades o amb animals de grans dimensions, com els cetacis.
L'eDNA també aporta una gran objectivitat en la identificació d'espècies. Mentre que els mètodes visuals depenen en bona mesura de l'experiència i l'entrenament dels observadors, l'assignació de seqüències a espècies es basa en comparacions amb bases de dades genètiques. Tot i que aquestes bases encara estan en expansió i millora, el procés redueix els biaixos lligats a la perícia taxonòmica.
Un altre avantatge clau és la seva capacitat per detectar espècies rares, críptiques o el·lusives que passen desapercebudes en mostrejos visuals o en xarxes de pesca. Animals que emergeixen poc a superfície, que s'allunyen dels vaixells o que es mouen en zones profundes poden deixar prou rastres d'eDNA per ser detectats.
Finalment, l'eDNA facilita la exploració d'ambients de difícil accés, com a àrees molt allunyades de la costa, zones profundes o hàbitats on seria costós, arriscat o poc eficient aplicar mètodes tradicionals. Amb una planificació adequada del mostreig, es poden cobrir àrees molt grans en relativament poc temps i amb un cost moderat, cosa que el converteix en un mètode cost-efectiu molt prometedor per al seguiment del medi marí.
Un estudi de referència: monitorització de cetacis amb eDNA a mar obert
Un treball desenvolupat pel Institut Espanyol d'Oceanografia (IEO, CSIC), juntament amb l'Institut de Recerques Mariñas (IIM-CSIC), ha demostrat de forma molt clara el potencial de l'ADN ambiental per estudiar cetacis a mar obert. Aquest estudi, publicat a la revista Marine Environmental Research, es va centrar a comparar els resultats obtinguts amb eDNA davant dels censos visuals tradicionals.
L'equip científic va analitzar la concordança entre ambdós mètodes a diferents escales espacials, des d'àrees molt àmplies fins a escales intermèdies i més fines. Les dades van mostrar que l'eDNA és especialment robust per descriure la diversitat i distribució de cetacis quan es treballa en escales espacials intermèdies, complementant de manera molt clara la informació recollida pels observadors a bord.
Un dels punts més destacats de l'estudi és que l'eDNA va permetre detectar espècies que no havien estat albirades durant la campanya. Entre elles, es van trobar registres d'orca, calderó comú i zifi de True, espècies que poden passar fàcilment desapercebudes en els transectes visuals pel seu comportament, baixa abundància o patrons d'immersió.
Alhora, el patró de distribució espacial obtingut mitjançant eDNA va coincidir en gran mesura amb els albiraments per a les espècies de cetacis més freqüents, com el rorqual comú. A més, l'anàlisi va aportar nova informació sobre el dofí llistat, una espècie que sol aparèixer infrarepresentada als registres visuals per la seva dinàmica de grup i el seu comportament en superfície.
Aquestes evidències van portar l'equip, encapçalat per Miguel Álvarez en el marc de la tesi doctoral, a destacar l'eDNA com una eina complementària clau per al seguiment de cetacis. La seva aplicació és especialment interessant per a espècies rares, esquives o difícils de detectar, millorant el coneixement científic sobre la seva presència i distribució i donant suport a estratègies de gestió i conservació més eficaces, com subratlla la investigadora responsable de l'estudi, la Dra. Paula Suárez.
La campanya SCANS-IV: una cobertura espacial sense precedents
La investigació de l'IEO i IIM-CSIC es va dur a terme en el marc de la campanya europea SCANS-IV, una de les iniciatives més grans dedicades a la monitorització de cetacis a l'Atlàntic Nord. Aquesta campanya té com a objectiu obtenir estimacions sòlides d‟abundància i distribució d‟aquests mamífers marins en àmplies zones oceàniques.
Durant SCANS-IV es van recol·lectar 258 mostres d'aigua a 129 estacions repartides per una superfície oceànica de 270.684 km², fet que converteix aquest esforç en una de les cobertures espacials més grans aconseguides fins ara en estudis d'eDNA aplicats a cetacis. Cada mostra es va processar per extreure i analitzar l'ADN ambiental, que posteriorment es va comparar amb les dades d'albiraments visuals.
El volum de dades recollit va permetre avaluar amb força detall la coincidència entre els patrons observats pels observadors i els revelats per l'eDNA, tant a escala de grans àrees com a nivells més locals. Aquesta aproximació multiescala és crucial per entendre fins a quin punt tots dos mètodes es complementen i on aporta més valor cadascun.
El treball va comptar amb el finançament de la Fundació Biodiversitat a través del projecte NuTEC (Noves tecnologies moleculars i de control remot per a l'avaluació de les poblacions de cetacis), fons Next Generation de la Unió Europea canalitzats mitjançant un conveni entre el Ministeri d'Agricultura, Pesca i Alimentació i el CSIC, així com el projecte ESMARES 2, destinat a implementar el seguiment de les Estratègies Marines a Espanya a través de l'IEO i cofinançat pel Fons Europeu Marítim, de Pesca i d'Aqüicultura (FEM)
Tot aquest entramat de finançament i col·laboració institucional posa de manifest l'interès estratègic de l'eDNA per a la gestió sostenible dels oceans, ajudant a reforçar la governança internacional ia garantir que mars i oceans siguin mitjans protegits, segurs, nets davant de la contaminació per plàstics i gestionats des del coneixement científic més avançat.
Tot aquest entramat de finançament i col·laboració institucional posa de manifest l'interès estratègic de l'eDNA per a la gestió sostenible dels oceans, ajudant a reforçar la governança internacional ia garantir que mars i oceans siguin mitjans protegits, segurs, nets i gestionats des del coneixement científic més avançat.
Aplicacions de l'ADN ambiental a ecosistemes marins i altres hàbitats
Tot i que els cetacis són un exemple molt cridaner, l'ADN ambiental en té una varietat enorme d'aplicacions a la monitorització d'ecosistemes, tant marins com d'aigua dolça i terrestres. Diversos laboratoris i empreses especialitzades han desenvolupat projectes per treure el màxim profit a aquesta metodologia en contextos molt diferents.
Una de les línies més potents és la determinació de la biodiversitat i la caracterització de comunitats biològiques. A través del metabarcoding d'eDNA, es pot obtenir una mena de “foto” de les espècies presents en una zona concreta, identificant grups taxonòmics complets en una mateixa anàlisi. Això és útil per avaluar la salut dels ecosistemes, detectar canvis en la composició d'espècies i estudiar els efectes del canvi climàtic sobre la biodiversitat.
Una altra aplicació crítica és la detecció primerenca d'espècies exòtiques i invasores. En poder registrar la presència en fases molt inicials, l'eDNA permet activar mesures de gestió abans que aquestes espècies s'expandeixin i causin grans impactes ecològics i econòmics. Empreses com Eurofins Cavendish han desenvolupat protocols específics per identificar aquestes espècies en cossos d'aigua, facilitant respostes ràpides davant de possibles invasions biològiques.
L'eDNA també s'està utilitzant per estudiar la dieta de nombroses espècies a partir de la femta. Analitzant l'ADN que contenen aquestes restes, es pot reconstruir amb força detall què han menjat els animals, cosa que contribueix a entendre millor les xarxes tròfiques, les interaccions depredador-presa i els possibles canvis en la disponibilitat de recursos alimentaris als ecosistemes marins.
Finalment, està cobrant força l'ús de l'eDNA per al càlcul d'índexs biològics clàssics, com l'IBMWP (índex de macroinvertebrats bentònics) o l'IPS (índex de diatomees), adaptant-los al context molecular. Aquest tipus d'estudis cerca comprovar fins a quin punt els índexs basats en eDNA poden substituir o complementar els mètodes tradicionals de mostreig físic de macroinvertebrats o microalgues, guanyant en rapidesa i cobertura espacial.
Eurofins Cavendish i l'auge de l'ecologia molecular aplicada
A l'àmbit aplicat, empreses com Eurofins Cavendish s'han posicionat com a referents en anàlisi d'ADN ambiental per a la detecció d'espècies i estudis de biodiversitat. El 2023, la companyia va posar en marxa un laboratori d'ecologia molecular amb un fort focus a l'eDNA, especialment orientat a ecosistemes aquàtics.
Aquest tipus de laboratoris ofereixen solucions a mida per a investigadors, organitzacions de conservació i administracions públiques. Els seus serveis inclouen des del disseny de campanyes de mostreig i la realització d'anàlisis moleculars fins a la interpretació de resultats i l'elaboració d'informes útils per a la planificació de la biodiversitat o l'avaluació d'impacte ambiental.
Un dels punts forts d'aquests equips és el vostre enfocament rigorós i basat en l'evidència científica, recolzat en protocols estandarditzats i controls de qualitat estrictes. Això es tradueix en resultats fiables, fonamentals per prendre decisions en gestió ambiental, seguiment de plans de conservació i disseny de polítiques de protecció del medi marí.
A més, Eurofins Cavendish i altres actors del sector estan contribuint a desenvolupar i perfeccionar noves metodologies d'eDNA, adaptant-les a diferents matrius (aigua marina, aigua dolça, sediments, aire) ia diferents grups taxonòmics. D'aquesta manera, la tècnica es torna més precisa, eficient i accessible a un ventall cada cop més gran d'usuaris.
Per a entitats interessades a implementar aquest tipus d'anàlisi, la col·laboració amb laboratoris especialitzats suposa una via ràpida per incorporar la genètica ambiental als seus projectes, sense necessitat de muntar infraestructures complexes pròpies. Això fa que tant petites organitzacions com grans institucions puguin aprofitar els avantatges de l'eDNA.
El paper de la divulgació: entendre l'eDNA més enllà del laboratori
La ràpida expansió de l'eDNA ha anat acompanyada d'un esforç important a divulgació i educació científica. Un exemple és el treball del Laboratori Oceanogràfic i Meteorològic de l'Atlàntic (AOML) de la NOAA, que ha desenvolupat una sèrie de vídeos educatius titulada “Explorant l'ADN ambiental”, disponibles al web i al canal de YouTube.
En aquesta sèrie s'explica de manera senzilla què és l'ADN ambiental, com es mostra i per a què serveix, utilitzant l'oceà com a escenari principal. Es mostren les tecnologies de mostreig desenvolupades a l'AOML, es presenten activitats pràctiques d'extracció d'ADN i s'il·lustren aplicacions relacionades amb la biodiversitat, les espècies invasores i les espècies en perill d'extinció.
El projecte ha comptat amb la participació de estudiants de postgrau, com Megan Deehan de l'Escola Rosenstiel de Ciències Marines i Atmosfèriques de la Universitat de Miami, que van realitzar pràctiques de comunicació científica a l'AOML, així com de científics de la NOAA i de l'Institut Cooperatiu d'Estudis Marins i Atmosfèrics (CIMAS). Aquests tipus d'iniciatives ajuden a apropar la biologia molecular al públic general, a docents ia futurs investigadors.
Comprendre bé les bases de l'eDNA no només serveix per despertar vocacions científiques, sinó també perquè gestors, tècnics i ciutadania entenguin millor les possibilitats i els límits d'aquesta eina. D'aquesta manera s'eviten expectatives poc realistes i se n'afavoreix un ús responsable i ben informat en la gestió del medi marí.
El diàleg entre laboratoris, administracions, empreses i societat civil és clau perquè les decisions de conservació i gestió dels oceans es recolzen en dades sòlides i en metodologies adequades per a cada cas, i l'eDNA s'està configurant com un dels pilars d'aquest enfocament nou basat en l'evidència.
Tot això mostra que el ADN ambiental s'ha convertit en una eina central per monitoritzar ecosistemes marins, amb capacitat per complementar de forma molt potent els mètodes tradicionals, millorar la detecció d'espècies difícils d'observar, ampliar la cobertura espacial dels mostrejos i aportar informació clau per a la conservació i gestió sostenible dels oceans, sempre que s'acompanyi de bones bases de dades de referència, protocols robustos i una interpretació acurada dels resultats en el seu context ecològic i.
