El ADN ambiental (eDNA) está revolucionando la forma en que estudiamos los ecosistemas marinos. Gracias a esta técnica, hoy es posible saber qué especies han pasado por una zona sin necesidad de verlas ni capturarlas. Basta con tomar una muestra de agua, extraer el material genético que contiene y analizarlo con herramientas moleculares muy precisas.
En el caso de los océanos, el eDNA se ha convertido en una herramienta puntera para monitorizar cetáceos y otros organismos marinos, sobre todo en áreas muy extensas y difíciles de muestrear con métodos tradicionales. Desde grandes campañas internacionales hasta laboratorios especializados en biodiversidad acuática, cada vez más proyectos apuestan por esta tecnología para mejorar la conservación y la gestión del medio marino.
Qué es el ADN ambiental y cómo se obtiene en el mar
Cuando hablamos de eDNA nos referimos al ADN que los organismos van dejando en el entorno a través de células de piel, heces, mucosas, restos de tejidos, escamas o incluso fragmentos microscópicos que se desprenden al nadar. Ese material genético permanece un tiempo en el agua, en el suelo o en el aire, y puede ser recogido si se muestrea adecuadamente.
En los ecosistemas marinos, el procedimiento más habitual consiste en recoger varios litros de agua de mar y filtrarlos para retener todas esas partículas biológicas. En los filtros quedan atrapados microorganismos como bacterias y fitoplancton, pero también trazas de peces, cetáceos y otros vertebrados marinos cuya presencia sería muy complicada de detectar solo a simple vista.
Una vez que el material está en el filtro, se procede a extraer el ADN en el laboratorio y amplificarlo mediante técnicas de biología molecular, como la PCR y el metabarcoding. Después, se secuencia y se compara con bases de datos de referencia para identificar a qué especies pertenece cada fragmento.
Este enfoque tiene una consecuencia clave: la calidad y amplitud de las bases de datos genéticas determinan qué especies se pueden detectar. Si la secuencia de una especie no está registrada en esas bases, esa especie no aparecerá en los resultados, aunque realmente esté presente en el ecosistema muestreado.
Además, el eDNA tiene sus particularidades a la hora de interpretarlo: encontrar ADN de una especie en una muestra no siempre implica que el animal esté justo en ese punto en ese momento. Las corrientes marinas pueden transportar el material genético, puede haber contaminación cruzada o incluso rastros de presas en el contenido estomacal de depredadores. Por eso es imprescindible analizar los datos de eDNA en su contexto oceanográfico y ecológico.
Ventajas del eDNA frente a los métodos de muestreo tradicionales
El análisis de ADN ambiental se ha ganado un hueco en la caja de herramientas de la ecología marina porque ofrece ventajas muy claras respecto a los métodos clásicos de muestreo, como el arrastre de redes, los censos visuales o la captura directa de organismos.
Una de las ventajas más importantes es que se trata de una metodología no invasiva. No es necesario capturar, manipular ni causar daño a los organismos para saber que están o han estado presentes. Esto resulta especialmente relevante cuando se trabaja con especies protegidas, amenazadas o con animales de gran tamaño, como los cetáceos.
El eDNA también aporta una gran objetividad en la identificación de especies. Mientras que los métodos visuales dependen en buena medida de la experiencia y el entrenamiento de los observadores, la asignación de secuencias a especies se basa en comparaciones con bases de datos genéticas. Aunque estas bases aún están en expansión y mejora, el proceso reduce los sesgos ligados a la pericia taxonómica.
Otra ventaja clave es su capacidad para detectar especies raras, crípticas o elusivas que pasan desapercibidas en muestreos visuales o en redes de pesca. Animales que emergen poco a superficie, que se alejan de los barcos o que se mueven en zonas profundas pueden dejar suficientes rastros de eDNA como para ser detectados.
Por último, el eDNA facilita la exploración de ambientes de difícil acceso, como áreas muy alejadas de la costa, zonas profundas o hábitats donde sería costoso, arriesgado o poco eficiente aplicar métodos tradicionales. Con una planificación adecuada del muestreo, se pueden cubrir áreas muy grandes en relativamente poco tiempo y con un coste moderado, lo que lo convierte en un método coste-efectivo muy prometedor para el seguimiento del medio marino.
Un estudio de referencia: monitorización de cetáceos con eDNA en mar abierto
Un trabajo desarrollado por el Instituto Español de Oceanografía (IEO, CSIC), junto con el Instituto de Investigacións Mariñas (IIM-CSIC), ha demostrado de forma muy clara el potencial del ADN ambiental para estudiar cetáceos en mar abierto. Este estudio, publicado en la revista Marine Environmental Research, se centró en comparar los resultados obtenidos con eDNA frente a los de los censos visuales tradicionales.
El equipo científico analizó la concordancia entre ambos métodos a diferentes escalas espaciales, desde áreas muy amplias hasta escalas intermedias y más finas. Los datos mostraron que el eDNA es especialmente robusto para describir la diversidad y distribución de cetáceos cuando se trabaja en escalas espaciales intermedias, complementando de forma muy clara la información recabada por los observadores a bordo.
Uno de los puntos más llamativos del estudio es que el eDNA permitió detectar especies que no habían sido avistadas durante la campaña. Entre ellas, se encontraron registros de orca, calderón común y zifio de True, especies que pueden pasar fácilmente desapercibidas en los transectos visuales por su comportamiento, su baja abundancia o sus patrones de inmersión.
Al mismo tiempo, el patrón de distribución espacial obtenido mediante eDNA coincidió en gran medida con los avistamientos para las especies de cetáceos más frecuentes, como el rorcual común. Además, el análisis aportó nueva información sobre el delfín listado, una especie que suele aparecer infrarrepresentada en los registros visuales por su dinámica de grupo y su comportamiento en superficie.
Estas evidencias llevaron al equipo, encabezado por Miguel Álvarez en el marco de su tesis doctoral, a destacar el eDNA como una herramienta complementaria clave para el seguimiento de cetáceos. Su aplicación es especialmente interesante para especies raras, esquivas o difíciles de detectar, mejorando el conocimiento científico sobre su presencia y distribución y apoyando estrategias de gestión y conservación más eficaces, como subraya la investigadora responsable del estudio, la Dra. Paula Suárez.
La campaña SCANS-IV: una cobertura espacial sin precedentes
La investigación del IEO e IIM-CSIC se llevó a cabo en el marco de la campaña europea SCANS-IV, una de las mayores iniciativas dedicadas a la monitorización de cetáceos en el Atlántico Norte. Esta campaña tiene como objetivo obtener estimas sólidas de abundancia y distribución de estos mamíferos marinos en amplias zonas oceánicas.
Durante SCANS-IV se recolectaron 258 muestras de agua en 129 estaciones repartidas por una superficie oceánica de 270.684 km², lo que convierte este esfuerzo en una de las coberturas espaciales más grandes logradas hasta la fecha en estudios de eDNA aplicados a cetáceos. Cada muestra se procesó para extraer y analizar el ADN ambiental, que posteriormente se comparó con los datos de avistamientos visuales.
El volumen de datos recogido permitió evaluar con bastante detalle la coincidencia entre los patrones observados por los observadores y los revelados por el eDNA, tanto a escala de grandes áreas como a niveles más locales. Esta aproximación multiescala es crucial para entender hasta qué punto ambos métodos se complementan y dónde aporta más valor cada uno.
El trabajo contó con la financiación de la Fundación Biodiversidad a través del proyecto NuTEC (Nuevas tecnologías moleculares y de control remoto para la evaluación de las poblaciones de cetáceos), fondos Next Generation de la Unión Europea canalizados mediante un convenio entre el Ministerio de Agricultura, Pesca y Alimentación y el CSIC, así como el proyecto ESMARES 2, destinado a implementar el seguimiento de las Estrategias Marinas en España a través del IEO y cofinanciado por el Fondo Europeo Marítimo, de Pesca y de Acuicultura (FEMPA).
Todo este entramado de financiación y colaboración institucional pone de manifiesto el interés estratégico del eDNA para la gestión sostenible de los océanos, ayudando a reforzar la gobernanza internacional y a garantizar que mares y océanos sean medios protegidos, seguros, limpios frente a la contaminación por plásticos y gestionados desde el conocimiento científico más avanzado.
Todo este entramado de financiación y colaboración institucional pone de manifiesto el interés estratégico del eDNA para la gestión sostenible de los océanos, ayudando a reforzar la gobernanza internacional y a garantizar que mares y océanos sean medios protegidos, seguros, limpios y gestionados desde el conocimiento científico más avanzado.
Aplicaciones del ADN ambiental en ecosistemas marinos y otros hábitats
Aunque los cetáceos son un ejemplo muy llamativo, el ADN ambiental tiene una variedad enorme de aplicaciones en la monitorización de ecosistemas, tanto marinos como de agua dulce y terrestres. Diversos laboratorios y empresas especializadas han desarrollado proyectos para sacar el máximo partido a esta metodología en contextos muy distintos.
Una de las líneas más potentes es la determinación de la biodiversidad y la caracterización de comunidades biológicas. A través del metabarcoding de eDNA, se puede obtener una especie de “foto” de las especies presentes en una zona concreta, identificando grupos taxonómicos completos en un mismo análisis. Esto resulta útil para evaluar la salud de los ecosistemas, detectar cambios en la composición de especies y estudiar los efectos del cambio climático sobre la biodiversidad.
Otra aplicación crítica es la detección temprana de especies exóticas e invasoras. Al poder registrar su presencia en fases muy iniciales, el eDNA permite activar medidas de gestión antes de que estas especies se expandan y causen grandes impactos ecológicos y económicos. Empresas como Eurofins Cavendish han desarrollado protocolos específicos para identificar estas especies en cuerpos de agua, facilitando respuestas rápidas ante posibles invasiones biológicas.
El eDNA también se está utilizando para estudiar la dieta de numerosas especies a partir de sus heces. Analizando el ADN que contienen estos restos, se puede reconstruir con bastante detalle qué han comido los animales, lo que contribuye a entender mejor las redes tróficas, las interacciones depredador-presa y los posibles cambios en la disponibilidad de recursos alimenticios en los ecosistemas marinos.
Por último, está cobrando fuerza el uso del eDNA para el cálculo de índices biológicos clásicos, como el IBMWP (índice de macroinvertebrados bentónicos) o el IPS (índice de diatomeas), adaptándolos al contexto molecular. Este tipo de estudios busca comprobar hasta qué punto los índices basados en eDNA pueden sustituir o complementar a los métodos tradicionales de muestreo físico de macroinvertebrados o microalgas, ganando en rapidez y cobertura espacial.
Eurofins Cavendish y el auge de la ecología molecular aplicada
En el ámbito aplicado, empresas como Eurofins Cavendish se han posicionado como referentes en análisis de ADN ambiental para detección de especies y estudios de biodiversidad. En 2023, la compañía puso en marcha un laboratorio de ecología molecular con un fuerte foco en el eDNA, especialmente orientado a ecosistemas acuáticos.
Este tipo de laboratorios ofrecen soluciones a medida para investigadores, organizaciones de conservación y administraciones públicas. Sus servicios abarcan desde el diseño de campañas de muestreo y la realización de análisis moleculares hasta la interpretación de resultados y la elaboración de informes útiles para la planificación de la biodiversidad o la evaluación de impacto ambiental.
Uno de los puntos fuertes de estos equipos es su enfoque riguroso y basado en la evidencia científica, apoyado en protocolos estandarizados y controles de calidad estrictos. Esto se traduce en resultados fiables, fundamentales para tomar decisiones en gestión ambiental, seguimiento de planes de conservación y diseño de políticas de protección del medio marino.
Además, Eurofins Cavendish y otros actores del sector están contribuyendo a desarrollar y perfeccionar nuevas metodologías de eDNA, adaptándolas a diferentes matrices (agua marina, agua dulce, sedimentos, aire) y a distintos grupos taxonómicos. De este modo, la técnica se va volviendo más precisa, eficiente y accesible a un abanico cada vez mayor de usuarios.
Para entidades interesadas en implementar este tipo de análisis, la colaboración con laboratorios especializados supone una vía rápida para incorporar la genética ambiental a sus proyectos, sin necesidad de montar infraestructuras complejas propias. Esto facilita que tanto pequeñas organizaciones como grandes instituciones puedan aprovechar las ventajas del eDNA.
El papel de la divulgación: entender el eDNA más allá del laboratorio
La rápida expansión del eDNA ha ido acompañada de un esfuerzo importante en divulgación y educación científica. Un ejemplo es el trabajo del Laboratorio Oceanográfico y Meteorológico del Atlántico (AOML) de la NOAA, que ha desarrollado una serie de vídeos educativos titulada “Explorando el ADN ambiental”, disponibles en su web y en su canal de YouTube.
En esta serie se explica de forma sencilla qué es el ADN ambiental, cómo se muestrea y para qué sirve, utilizando el océano como escenario principal. Se muestran las tecnologías de muestreo desarrolladas en el AOML, se presentan actividades prácticas de extracción de ADN y se ilustran aplicaciones relacionadas con biodiversidad, especies invasoras y especies en peligro de extinción.
El proyecto ha contado con la participación de estudiantes de posgrado, como Megan Deehan de la Escuela Rosenstiel de Ciencias Marinas y Atmosféricas de la Universidad de Miami, que realizaron prácticas de comunicación científica en el AOML, así como de científicos de la NOAA y del Instituto Cooperativo de Estudios Marinos y Atmosféricos (CIMAS). Este tipo de iniciativas ayudan a acercar la biología molecular al público general, a docentes y a futuros investigadores.
Comprender bien las bases del eDNA no solo sirve para despertar vocaciones científicas, sino también para que gestores, técnicos y ciudadanía entiendan mejor las posibilidades y límites de esta herramienta. De este modo se evitan expectativas poco realistas y se favorece un uso responsable y bien informado en la gestión del medio marino.
El diálogo entre laboratorios, administraciones, empresas y sociedad civil es clave para que las decisiones de conservación y gestión de los océanos se apoyen en datos sólidos y en metodologías adecuadas para cada caso, y el eDNA se está configurando como uno de los pilares de ese nuevo enfoque basado en la evidencia.
Todo lo anterior muestra que el ADN ambiental se ha convertido en una herramienta central para monitorizar ecosistemas marinos, con capacidad para complementar de forma muy potente los métodos tradicionales, mejorar la detección de especies difíciles de observar, ampliar la cobertura espacial de los muestreos y aportar información clave para la conservación y la gestión sostenible de los océanos, siempre que se acompañe de buenas bases de datos de referencia, protocolos robustos y una interpretación cuidadosa de los resultados en su contexto ecológico y oceanográfico.
