Num.9-2017 | El eDNA, un nuevo enfoque biotecnológico para la Naturaleza

“La naturaleza en una gota de agua”

Lenin Riascos
Biotecnólogo
soniclr@hotmail.com

Una muestra de agua puede tener el ADN de todos los individuos del ecosistema

En la era globalizada en la que vivimos, la tecnología y la información presentan una serie de ventajas y desventajas para la naturaleza, dependiendo del enfoque que se la use. La herramienta de la que vamos a tratar en el presente texto pertenece al de las ventajas; o al menos, ese es el enfoque en el que podríamos describirla. Pertenece al campo tecnológico y también natural, porque permite detectar especies sin necesidad de interactuar directamente con ellas, usando algo que desde que se descubrió, ha maravillado y desesperado con los secretos que esconde, el DNA.

El uso y aplicaciones del DNA, han evolucionado a través de los años; desde sus inicios, cuando se presentó la “maquinaria” que determinaba cómo fue, cómo es y cómo será un individuo. Las investigaciones a su alrededor no han parado y han revolucionado nuestra manera de ver el mundo. En el caso de la naturaleza, los avances a nivel mundial basados en el DNA han servido de catapulta para el desarrollo de nuevas metodologías; que con un buen uso, pueden contribuir al descubrimiento de datos desconocidos, relacionados con las especies presentes en un ecosistema, monitorear especies nativas o invasoras; e incluso, detectar nuevos individuos y ayudar a la conservación de especies autóctonas. Esto resulta indispensable en países del trópico, como Ecuador, que posee un aproximado de 17300 plantas vasculares (Larrea et al., 2015) , 425 especies de mamíferos (Brito et al., 2016), 458 especies de reptiles (Torres-Carvajal et al., 2017) , 587 especies de anfibios (Ron et al., 2017), 1620 especies de aves  (Freile et al., 2015) y 951 especies de peces de agua dulce (Barriga, 2012).

Aislamiento de ADN de muestras ambientales

El ADN ambiental o eDNA, por sus siglas en inglés, es el material genético liberado por las especies al medio ambiente; a través de orina, heces, piel, escamas, gametos, entre otros, y que puede ser capturado para su posterior estudio; el mismo que dará como resultado, la obtención del material genético de una o varias especies presentes en una muestra del ambiente; ya sea “agua, aire, suelo, heces, miel, etc”; las cuales, podrán ser analizadas de distintas maneras, para que mediante las cadenas de DNA se elabore una lista de especies. Además, el eDNA es una herramienta no invasiva y ha sido probado en varias investigaciones y actualmente en el Ecuador, ha sido usada como método de detección de especies invasoras en lagos andinos (Riascos et al., sp.).

Dentro de las aplicaciones o usos que podrían darse a esta nueva herramienta en países del trópico, están: valoración de espacios marinos; tanto en el continente como en el océano, la detección de las especies presentes en el agua de los buques intermareales, la reconstrucción de las especies presentes en ecosistemas con ambientes congelados; además, determinar la dieta de los animales. Por ejemplo, los que se encuentran en peligro de extinción o amenazados, comprobar la calidad del agua mediante de la detección de las especies presentes en el ecosistema. Es posible colaborar en programas de eliminación o de control de especies, detección de nuevas especies; incluso ambientes portadores de especies con virus o bacterias como el dengue u otras enfermedades del trópico.

Detección de la especie invasora Procambarus clarkii a través del uso de eDNA en lagos andinos.

Procesamiento de muestras ambientales para análisis usando eDNA
A) Toma de muestras en el lago Yahuarcocha (B) Almacenamiento de muestras con eDNA en fundas ziploc (C) Pipeteo de reactivos durante el aislamiento de ADN (D) Tubos con muestras ambientales durante el aislamiento de ADN.

En la investigación, el monitoreo de la especie invasora Procambarus clarkii (cangrejo de río) fue realizado a partir del desarrollo de una nueva metodología utilizada para el control de especies invasoras; basada en el ADN ambiental. Los protocolos utilizados permitieron la detección de P. clarkii a partir de muestras de agua del lago Yahuarcocha, en donde los individuos estudiados han causado graves afectaciones a las especies nativas del lugar. De igual manera el estudio fue realizado en los lagos San Pablo y Mojanda pertenecientes a la región andina y ubicados en la provincia de Imbabura. Los resultados obtenidos usando el ADN ambiental muestran una eficiencia del 90.47% en la detección de la especie en el lago Yahuarcocha, comparándolo a un monitoreo tradicional basado en la captura con el uso de trampas. Para el desarrollo de la investigación se filtraron muestras de agua a través de membranas de nitrocelulosa para capturar el ADN y se utilizó un protocolo modificado para aislarlo; posteriormente, se usó cebadores específicos de la especie en una PCR punto final. Los resultados se visualizaron con electroforesis en geles de agarosa y los productos amplificados fueron secuenciados para confirmar el ADN de la especie estudiada.
Esta investigación fue la primera en describir el uso del ADN ambiental para la identificación de un macroinvertebrado invasivo en América Latina. Los resultados demuestran que el método es fácil de usar y puede proporcionar información importante sobre la detección de especies invasoras en el trópico.

Bibliografía

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Brito, J., Camacho, M., & Vallejo, A. (2016). Mamíferos de Ecuador. Quito, Ecuador. [en línea]. Version 2016.0. Museo de Zoología, Pontificia Universidad Católica del Ecuador. Recuperado a partir de <http://zoologia.puce.edu.ec/Vertebrados/mamiferos/MamiferosEcuador/>

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Freile, J., Ahlman, R., Ridgely, R. S., Solano-Ugalde, A., Brinkhuizen, D., Navarrete, L., & Greenfield, P. J. (2015). Species lists of birds for South American countries and territories: Ecuador. Recuperado a partir de http://www.museum.lsu.edu/~Remsen/SACCCountryLists.htm

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Larrea, C., Cuesta, F., Lopez, A., Greene, N., Iturralde, P., Maldonado, G., & Duque, D. (2015). Propuesta de Indicadores Nacionales de Biodiversidad: una contribución para el sistema nacional de monitoreo del patrimonio natural y para la evaluación del impacto de la implementación de la Estrategia Nacional de Biodiversidad y su Plan de Acción 2015-2020. Quito, Ecuador: MAE, CONDESAN, GIZ, PNUD-FMAM, USAB. Quito, Ecuador.

Riascos, L., Geerts, A., Oña, T., Goethals, P., Cevallos, J., Vanden Berghe, W., … Van der heyden, C. (sp.). DNA-based monitoring of the non-indigenous North American crayfish Procambarus clarkii in Andean lakes (Ecuador).

Ron, S. R., Yanez-Muñoz, M. H., Merino-VIteri, A., Ortiz, D. A., & Nicolalde, D. A. (2017). AmphibiaWebEcuador. Version 2017.0. Recuperado 17 de junio de 2017, a partir de < http://zoologia.puce.edu.ec/Vertebrados/anfibios>, acceso 17 de junio , 2017.

Torres-Carvajal, O., Salazar-Valenzuela, G., Pazmiño, A., Merino-Viteri, A., & Nicolalde, D. A. (2017). ReptiliaWebEcuador. Versión 2017.0. Museo de Zoología QCAZ, Pontificia Universidad Católica del Ecuador. Recuperado a partir de <http://zoologia.puce.edu.ec/Vertebrados/reptiles/reptilesEcuador>
Yánez, S., Valencia, R., Pitman, N., Endara, L., Ulloa, C., & Navarrete, H. (2011). Libro rojo de las plantas endèmicas del Ecuador (2a edición). Quito, Ecuador: Publicaciones del Herbario QCA, Pontificia Universidad Católica del Ecuador.




Num.4-2015 | Presentación Carrera de Ingeniería en Biotecnología FICAYA – UTN

Presentación Carrera de Ingeniería en Biotecnología FICAYA – UTN

Ing. Zayda Morales MSc.
Coordinadora (E) Ingeniería en Biotecnología

Laboratorio de Biotecnología Foto: Relaciones Públicas UTN
Laboratorio de Biotecnología
Foto: Relaciones Públicas UTN

En los últimos años el mundo entero ha sido testigo del desarrollo de la Biotecnología, su importancia y utilidad en las diferentes áreas de la Ciencia. Nuestra carrera con su oferta académica, proyectos de investigación y vinculación con la colectividad nos guía estratégicamente a formar profesionales de excelencia íntegros, humanistas y con un espíritu emprendedor.

La Carrera de Ingeniería en Biotecnología responde a las necesidades de profesionales en la región norte del país con conocimientos fundamentados en el estudio y aprovechamiento de los seres vivos, sus interacciones y derivados, que permitan resolver técnica y científicamente los problemas en el campo ambiental, agrícola, industrial y de salud. Invito a estudiantes y docentes a seguir con nuestra labor diaria, comprometidos con la carrera y la Universidad para que la Biotecnología en nuestra región y país sea cada vez más aplicada y reconocida.

Misión de la Carrera
Formar profesionales altamente capacitados, íntegros, competentes y emprendedores comprometidos con el servicio a la comunidad, el medio ambiente y el desarrollo del país; mediante la ejecución de procesos biotecnológicos.

Visión de la carrera
En 10 años la carrera de Ingeniería en Biotecnología será líder en la formación de profesionales con carácter científico, innovadores e involucrados con el sector productivo, con el fin de aportar al desarrollo científico y tecnológico del país.

Perfil de Egreso
El Ingeniero en Biotecnología será un profesional con elevado conocimiento de Ciencias Básicas, Microbiología, Biología Molecular, Biotecnología Vegetal, Ambiental, Industrial, Humana, entre otras; con un amplio dominio de las técnicas biotecnológicas actuales. Por lo que, será capaz de emplear estos conocimientos a nivel investigativo, empresarial y en estudios de postgrado.

Programas y Proyectos de Ingeniería en Biotecnología:

Biología Molecular

  • “Prevalencia de genes de resistencia ligados a elementos móviles y su asociación con el uso de antibióticos en el tratamiento de enfermedades bacterianas y en la industria alimentaria de la población Imbabura del Ecuador”.
  • “Genotipado de Mycobacterium tuberculosis en la población infectada con tuberculosis de la Zona 1 del Ecuador”

Biotecnología Vegetal

  • “Establecimiento de metodologías para la embriogénesis somática en el cultivo del cafeto (Coffea arabica L. y Coffea canephora P. var Robusta)”.
  • “Caracterización molecular de variedades élite de caña de azúcar (Saccharum officinarum) en la Zona 1 del Ecuador mediante marcadores moleculares y su comparación con variedades utilizadas por el SINCAE para su micropropagación masiva in vitro”.

Bioprocesos

“Caracterización de la diversidad microbiológica responsable de la producción de biogás y biol a partir de biomasa de nopal (Opuntia ficus indica) en un biorreactor tipo piloto”.

Proyectos de Vinculación

Actualmente los estudiantes de la carrera se encuentran participando en el proyecto denominado “INVESTIGACIÓN Y VINCULACIÓN DE LA UNIVERSIDAD TÉCNICA DEL NORTE CON LA ASOCIACIÓN DE PRODUCTORES DE CAFÉ “BOSQUE NUBLADO RÍO GOLONDRINAS”, gracias al convenio firmado entre la UTN y la mencionada asociación de Cafetaleros. El objetivo es generar mediante herramientas biotecnológicas soluciones a los problemas presentados en los cultivos así como también aprovechar residuos, plantas y demás para investigación.

Modalidad Presencial – Campus Matriz
Av. 17 de Julio 5-21
Teléfonos: +593 62 99 78 00  / Ext. 7259
Ibarra – Ecuador
www.utn.edu.ec/ficaya/carreras/biotecnologia