Los minúsculos organismos unicelulares ayudan a mantener limpios los lagos, pero algunos también pueden contaminar el agua. Un equipo de investigación internacional ha analizado datos de ADN de 362 lagos para crear el primer atlas genómico global de estos organismos. Con los hallazgos publicados en Nature Communications, este nuevo atlas sienta las bases para un monitoreo más rápido y preciso de los lagos.
Una sola gota de agua de lago rebosa de vida invisible: algas microscópicas y organismos unicelulares como las amebas. Estos organismos transforman la luz solar en alimento, se alimentan de bacterias y, a su vez, sirven de alimento a los diminutos animales que consumen los peces. Cuando se altera el equilibrio ecológico, algunos pueden volverse mortales. En 2022, una proliferación de una microalga tóxica en el río Oder, en la frontera germano-polaca, causó la muerte de unas 360 toneladas de peces.
Durante décadas, estos organismos se han monitoreado de la misma manera: contándolos uno por uno bajo el microscopio mediante un método desarrollado en 1958. El proceso es lento y depende de conocimientos especializados cada vez más escasos. Además, presenta una importante limitación.
“Bajo el microscopio, un alga inofensiva y su pariente tóxica pueden parecer idénticas”, afirma Adrian-Stefan Andrei, jefe del grupo de Evogenómica Microbiana de la Estación Limnológica de la Universidad de Zúrich (UZH). “Su ADN probablemente sea la clave para distinguirlas”.
Hasta ahora, sin embargo, los datos de referencia genética necesarios para identificar estos organismos a partir de su ADN han estado prácticamente ausentes.
La mayoría de las especies son genéticamente desconocidas
Para ampliar la biblioteca de referencia genética, el investigador principal Andrei y su equipo analizaron 3400 conjuntos de datos de ADN de 362 lagos y embalses en 28 países de todos los continentes. Como parte de una colaboración internacional, los investigadores reconstruyeron cerca de 20.000 genomas mitocondriales de aproximadamente 3660 especies. Las mitocondrias son las estructuras dentro de las células que producen la mayor parte de su energía.
El resultado es el primer atlas genómico global de estos organismos microscópicos que se encuentran en lagos y embalses. Revela una gran biodiversidad hasta ahora desconocida: para varios grupos de algas y organismos relacionados, los investigadores identificaron entre seis y más de veinte veces más especies de las que figuran actualmente en la principal base de datos genómica de referencia del mundo.
Sin embargo, menos de uno de cada 20 genomas pudo asignarse a un género conocido, y alrededor de 750 especies no pudieron asociarse a ningún grupo conocido. “Esto demuestra la magnitud de las lagunas que aún existen en nuestro conocimiento”, afirma el autor principal, Lucas Serra Moncadas. “Gran parte de la biodiversidad que mantiene el funcionamiento de nuestros lagos simplemente ha permanecido oculta hasta el día de hoy y nunca se ha documentado”.
Desde una botella de agua de lago hasta una lista de especies
Las pruebas de ADN convencionales utilizan un “cebo” molecular que solo detecta los grupos para los que fue diseñado, por lo que otros organismos pueden pasar desapercibidos. El método utilizado en este estudio funciona de manera diferente: comienza con una simple muestra de agua. El agua se filtra y todo el ADN retenido en el filtro se secuencia simultáneamente.
Una herramienta de aprendizaje automático identifica el ADN de las mitocondrias. Su genoma es pequeño, por lo que resulta más fácil reconstruirlo. Además, suele cambiar más rápidamente a lo largo de la evolución que el ADN del núcleo celular, por lo que incluso especies microeucariotas estrechamente relacionadas presentan versiones claramente diferentes.
El equipo estableció un umbral claro para que las especies puedan identificarse de forma consistente en distintos lagos, estaciones y estudios: dos genomas mitocondriales con al menos un 98,1% de identidad se consideran pertenecientes a la misma especie. Cuanto más completa sea la base de datos de ADN del atlas, más fácil será analizar nuevas muestras.
Hacia la monitorización global
En el futuro, el atlas genómico también podría facilitar la monitorización de lagos y embalses: el análisis de ADN de los microeucariotas permitiría una respuesta más rápida ante cuerpos de agua sobrecalentados o contaminados. Además, se podrían detectar precozmente casos de algas tóxicas, como las del río Oder.
“Durante más de 60 años, solo hemos visto una pequeña parte de la vida en los lagos y embalses que abastecen de agua potable a más de 180 millones de europeos”, afirma Andrei. “Pronto, una sola botella de agua de lago podría revelar quién vive en él, qué hay de nuevo y qué está cambiando”.
Fuente: Phys.org.