Un nuevo enfoque de recolección de ADN permite a los científicos capturar información genética de la vida silvestre sin molestar a los animales ni poner en peligro su propia seguridad. El protocolo, probado en estiércol de elefante, produjo suficiente ADN para secuenciar genomas completos no solo de los elefantes sino también de los microbios, plantas, parásitos y otros organismos asociados, a una fracción del costo de los enfoques actuales.
Los investigadores informan de sus hallazgos en la revista Fronteras en Genética.
«Combinamos metodologías existentes de tal manera que ahora podemos usar muestras no invasivas para generar datos a escala del genoma», dijo Alida de Flamingh, investigadora postdoctoral en la Universidad de Illinois Urbana-Champaign, quien dirigió el trabajo con la U. de I. profesor de ciencias animales Alfred Roca. «Esto nos permite evaluar las poblaciones de vida silvestre sin tener que disparar, capturar o inmovilizar animales».
La recolección de ADN del estiércol de elefante no es nueva, dijo Roca.
«Las muestras fecales de elefantes se han utilizado durante décadas para estudiar la genética de los elefantes», dijo. «Pero esto se basa en métodos muy engorrosos, que a menudo involucran productos químicos que en algunos casos pueden ser peligrosos. Las colecciones son voluminosas, difíciles de transportar y tienen que refrigerarse, lo que hace que todo el proceso sea muy costoso».
De Flamingh probó una alternativa relativamente económica: usar tarjetas de recolección de datos del tamaño de una postal que han sido tratadas para evitar que las muestras se degraden. Investigaciones anteriores han demostrado que una vez que las muestras se untan en las tarjetas, se pueden almacenar durante meses sin refrigeración.
La inspiración para el estudio provino del trabajo de de Flamingh con el profesor de antropología de la U. of I. y coautor del estudio, Ripan Malhi, cuyo laboratorio se enfoca en el ADN antiguo.
«El ADN antiguo puede ser problemático porque las muestras se degradan y pueden producir niveles muy bajos de ADN de especies objetivo», dijo de Flamingh. La obtención de datos genómicos a partir de estiércol puede ser un desafío similar, con concentraciones de ADN de elefante más bajas que las disponibles a partir de muestras de sangre. «Pensé, esto suena como una excelente oportunidad para probar si las mismas metodologías se pueden aplicar a muestras no invasivas para generar el mismo tipo de datos».
El equipo primero recolectó muestras de elefantes del zoológico en experimentos diseñados para determinar cuánto tiempo después de la defecación el estiércol produciría datos genómicos viables. El Zoológico y Jardines de Jacksonville en Florida y los Jardines Zoológicos de Dallas permitieron al equipo recolectar muestras de sus elefantes de la sabana africana. Los investigadores recuperaron las muestras inmediatamente después de la defecación y 24, 48 y 72 horas después.
Sus pruebas revelaron que incluso el estiércol de tres días produjo suficiente ADN para los estudios genómicos de los elefantes.
Luego, los investigadores probaron su enfoque en muestras recolectadas de elefantes salvajes de la sabana africana. El colaborador del estudio y coautor Rudi van Aarde, profesor emérito de zoología y entomología en la Universidad de Pretoria, Sudáfrica, y sus colegas usaron las tarjetas para recolectar muestras de estiércol de elefante después de identificar un conjunto de áreas silvestres geográfica y ecológicamente diversas en todo el sur de África. África.
Al ejecutar los datos de secuencia obtenidos de las tarjetas a través de bases de datos genómicas, el equipo encontró un tesoro de información en el estiércol.
«Me sorprendió», dijo Roca. «Pensé que podríamos obtener algo de ADN de elefante de las tarjetas, pero estaba pensando en el orden del 2%. Sin embargo, en promedio, más del 12% del ADN se atribuyó al elefante».
Esto se logró sin usar métodos de laboratorio que se dirijan solo al ADN de elefante, un procedimiento costoso y lento, dijeron los investigadores. Como resultado, cada muestra arrojó una gran cantidad de datos sobre el elefante, la composición microbiana de su intestino, su hábitat y su dieta. Los investigadores incluso detectaron el ADN de mariposas y otros artrópodos que interactúan con el estiércol después de depositarlo.
«Es realmente beneficioso tener una idea de todo lo que hay allí porque ahora puedes comenzar a hacer preguntas, no solo sobre los genomas de los elefantes, sino también sobre cosas como su salud, su dieta y si hay patógenos o parásitos presentes», dijo de Flamingh.
Cuando se trata de los genomas de elefantes, los resultados son comparables a los obtenidos a través de muestras de sangre, dijo Roca.
«Puedes explorar la conectividad de diferentes poblaciones de elefantes, el nivel de diversidad genética, el nivel de consanguinidad y parentesco entre los elefantes», dijo. «Y yo diría que hay muchas razones por las que no desea tener que recolectar muestras de sangre de elefantes salvajes».
«Es posible hacer lo que podrías hacer con sangre, pero va más allá de eso», dijo de Flamingh. «Ahora puedes hacer análisis que antes no podías hacer con el ADN de la sangre, que solo proporciona información sobre el genoma del elefante».
De Flamingh es investigador postdoctoral y Malhi y Roca son profesores en el Instituto Carl R. Woese de Biología Genómica en la U. de I.
El Fondo Internacional para el Bienestar Animal, la Unidad de Investigación de Ecología de la Conservación de la Universidad de Pretoria y el Fondo para la Conservación del Elefante Africano del Servicio de Pesca y Vida Silvestre de EE. UU. apoyaron esta investigación.
