La Reserva de la Biosfera del Manu en Perú es la reserva de selva tropical más grande del mundo y uno de los lugares con mayor biodiversidad del planeta. Manu es un área protegida por la UNESCO del tamaño de Connecticut y Delaware combinados, que cubre un área donde la cuenca del río Amazonas se encuentra con la Cordillera de los Andes. Esta combinación forma una serie de ecosistemas únicos, donde cada año se descubren especies desconocidas para la ciencia. La lejanía de la región ha ayudado a preservar su biodiversidad, pero se suma a los desafíos que enfrentan los científicos que se sienten atraídos por estudiarla.
Atrapar vida silvestre para investigaciones en la densa jungla no es práctico, especialmente considerando las grandes distancias que los investigadores tienen que viajar dentro de Manu, ya sea a través del bosque o por los canales. Es una propuesta costosa que inevitablemente expone a los animales atrapados a cierto riesgo. Atrapar animales raros y en peligro de extinción es aún más difícil y conlleva importantes riesgos para el animal.
Sin embargo, atrapar escarabajos no plantea los mismos desafíos. Son fáciles de atrapar, fáciles de transportar y, lo más importante, llevan el ADN de muchos animales dentro y fuera de ellos. Cualquier animal que un biólogo pueda estudiar deja huellas y excrementos en el bosque, y los escarabajos se ganan la vida limpiando esas cosas.
Los escarabajos como recolectores de ADN
Los escarabajos abundan en la selva tropical y las especies que estudia el equipo de Alejandro Lopera-Toro no están en peligro de extinción. El estudio sí significa que los escarabajos mueren, pero en general, el efecto en el ecosistema es mínimo.
Según la bióloga peruana y miembro del equipo Patricia Reyes, “el impacto depende de la abundancia y el ciclo reproductivo de cada especie. La reducción de la población de escarabajos podría afectar a sus depredadores, como aves, reptiles y otros insectos. La salud del bosque depende de la función de los escarabajos de descomponer la materia orgánica y dispersar las semillas. A pesar de no haber encontrado ningún efecto en el ecosistema hasta ahora, todavía limitamos la cantidad de escarabajos individuales que recolectamos e identificamos áreas sensibles donde la recolección está prohibida. Promovemos métodos sostenibles de recolección para mitigar posibles impactos en el futuro”.
Conseguir que los escarabajos hicieran el trabajo de recolectar ADN para los investigadores requirió algunos ajustes. Las trampas que normalmente se utilizan para estudiar los escarabajos hacen que los escarabajos caigan en una solución química, que los mata y los preserva hasta que son recolectados. Sin embargo, esas trampas contaminan el contenido del estómago del escarabajo, haciendo que el ADN sea inutilizable. Las trampas de Lopera-Toro los mantienen vivos, protegiendo las delicadas hebras de ADN que los escarabajos han trabajado tan duro para recolectar. Él y su equipo también salen al bosque para recolectar escarabajos vivos a mano, registrando cuidadosamente la hora y el lugar en que se recolectaron cada uno. A partir de julio de 2022, el equipo ha estado recolectando escarabajos peloteros en los diversos ecosistemas de Manu a lo largo del gradiente de altitud, de 500 a 3500 metros sobre el nivel del mar.
Elena Chaboteaux
El equipo de la Estación Biológica Manu está utilizando la tecnología Nanopore para secuenciar el ADN que se encuentra en el estómago de los escarabajos, con el objetivo de descubrir qué animales están representados allí. Se dirigieron específicamente a los escarabajos peloteros porque sus hábitos alimentarios dependen de las heces que dejan los animales más grandes. La principal ventaja del dispositivo Nanopore minION es que puede separar grandes longitudes de ADN in situ. «Las lecturas largas de secuenciación de nanoporos proporcionan una mejor identificación de especies, mientras que el análisis de datos en tiempo real ofrece acceso inmediato a los resultados, ya sea en el campo o en el laboratorio», según el sitio web de Nanopore.
La bióloga Juliana Morales reconoce que Nanopore todavía tiene una alta tasa de error, aunque a medida que se perfecciona esta nueva tecnología, ese problema va disminuyendo continuamente. Para los propósitos del equipo de la Estación Biológica Manu, el margen de error es un precio que están dispuestos a pagar para tener dispositivos que puedan usar en la selva tropical. Dado que no están estudiando una especie específica, sino más bien construyendo una base de datos de las especies presentes en la región, no necesitan obtener todos los nucleótidos correctos para poder identificar la especie. Sin embargo, necesitan una hebra lo suficientemente larga para diferenciar entre un mono lanudo común y un mono lanudo de cola amarilla.
Aunque los investigadores prefieren secuenciar el ADN in situ con dispositivos Nanopore minION, cuando tienen más de una docena de muestras para analizar, las envían a la Universidad de Guelph en Ontario, Canadá. Es una pesadilla logística enviar muestras desde la selva peruana a Canadá, pero Lopera-Toro dice que vale la pena. “La Universidad de Guelph puede procesar cientos de muestras de ADN al día. Tengo suerte si podemos procesar 10 muestras al día en el [Manu] laboratorio.»
En el lote más reciente de 76 muestras, analizaron el contenido estomacal de 27 especies de 11 géneros de escarabajos. A partir de esas 76 muestras, identificaron ADN de monos aulladores, monos araña, venado colorado, monos nocturnos, pecaríes, zarigüeya ratón, codornices de pecho rufo y dos especies de armadillos. Curiosamente, los escarabajos también habían comido alrededor de una docena de especies de frutas, y uno de ellos había consumido polen de una planta tropical llamada syngonium.
Las implicaciones podrían ser enormes. «El escarabajo pelotero que se comió los excrementos del jaguar nos dirá no sólo el ADN del jaguar sino también lo que come el jaguar», dijo Lopera-Toro. “Si el jaguar mata un pecarí y se come el 80 por ciento del pecarí, los escarabajos se comerán parte del 20 por ciento restante. Si un escarabajo camina sobre una huella de jaguar o saliva, podría haber rastros de ADN de jaguar en el escarabajo. Analizamos el contenido del estómago y el exterior del escarabajo. Tenemos un sinfín de opciones, oportunidades y preguntas que podemos responder estudiando estos pequeños insectos. Podemos ver el panorama más amplio de lo que está sucediendo en la selva”.