El uso del ADN sedimentario lacustre para rastrear los cambios a largo plazo en la biota terrestre y acuática (peces) es un campo en rápida evolución en la investigación paleoecológica. Si bien se aplica ampliamente en la actualidad, persisten lagunas de conocimiento en este campo, por lo que aún queda investigación por realizar para garantizar la fiabilidad de la señal de ADN sedimentario.
Basándose en la literatura más reciente y siete estudios de caso originales, los investigadores han sintetizado los procedimientos analíticos de vanguardia para el muestreo, la extracción, la amplificación, la cuantificación y/o la generación eficaces de inventarios de ADN.
Y lo han hecho a partir de ADN sedimentario antiguo (sedaDNA) mediante tecnologías de secuenciación de alto rendimiento, a partir de las cuales presentaron sus recomendaciones basadas en el conocimiento actual y las mejores prácticas.
Peces reintroducidos
El ADN antiguo del lago pirenaico Redon, ubicado en Cataluña, revela que los humanos podrían haber añadido intencionadamente peces al lago en el siglo VII, quizá para disponer de alimento mientras pastoreaban el ganado de ovejas. Esto sería unos centenares de años antes de lo que indican los primeros documentos históricos y su descubrimiento revoluciona el conocimiento que se tenía hasta ahora de la actividad en los Pirineos.
Es la conclusión de un estudio liderado por la investigadora del CREAF Elena Fagín y el investigador del CSIC en el CREAF Jordi Catalan, que se publica hoy en Nature Communication. Estos resultados, además, coinciden con un hallazgo de restos arqueológicos en los alrededores y refuerzan la idea de que la región tenía zonas de pasto que los habitantes de la época tardo-romana y visigoda utilizaban para el ganado.
Para descubrirlo, el equipo ha rastreado la historia escondida en un testimonio de sedimento del lago que abarca 3.300 años de antigüedad en tan solo 30 centímetros. En general, los sedimentos no conservan bien el ADN de peces y se puede perder, pero el equipo empleó una metodología innovadora: analizaron el ADN de los parásitos de los peces, que sí estaba bien preservado.
“Los peces no tienen manera de acceder a los lagos de alta montaña y solo pueden llegar ahí si alguien los lleva, así que su presencia es un indicador de intencionalidad y actividad humana”, explica Elena Fagín, investigadora del CREAF y una de las autoras principales del estudio.
Los documentos históricos empezaron a registrar la existencia de peces en los lagos europeos durante los siglos XIV y XV y la mayoría de ellos detallan los derechos de pesca y el comercio, “pero gracias a la memoria que guardan los sedimentos podemos ir muchos más años atrás, cuando no había ninguna documentación, y situarlo en una fecha más precisa”, añade la autora.
Los datos apuntan que la población de peces en el lago se mantuvo constante a lo largo de los años a pesar de los cambios en la población humana de la zona circundante, aunque sí que podrían haber sufrido el impacto de las tendencias climáticas, como épocas de mucho frío o calor.
Aparte de los parásitos, durante la investigación también se analizaron otros indicadores ambientales, como los pigmentos fotosintéticos, también presentes en el sedimento, que dan pistas sobre la cantidad de organismos fotosintéticos que habitaban el lago en el pasado.
Se observó que la presencia de parásitos de peces coincidía con un incremento en la productividad del lago -había más actividad fotosintética-. Según el equipo, el motivo puede ser que el incremento del ganado (principalmente ovejas) en la época tardo-romana y visigoda provocó una mayor erosión del suelo y, cuando llovía o nevaba, algunos nutrientes del terreno se transportaban hacia el lago.
“Este aporte de nutrientes favorece el crecimiento del fitoplancton y se refleja en el aumento de los pigmentos fotosintéticos conservados en los sedimentos”, explica la investigadora del CREAF y la Universitat de Barcelona Marisol Felip, también coautora del estudio.
Branquias parasitadas
Para adentrarse en el pasado de los lagos de montaña suelen emplearse los denominados ‘testigos de sedimento’, muestras cilíndricas que se extraen del fondo del lago mediante una perforación. Normalmente, se observan ciertos parámetros como nutrientes de fósforo y nitrógeno, si hay metales pesados o los restos de organismos fósiles y de ADN ambiental, entre otras cosas.
Esto puede ayudar a determinar, por ejemplo, cómo era el clima y si había presencia de ciertos tipos de vida, “para hacerse una idea de lo valioso de estos sedimentos, cada 3 centímetros contienen unos 100 años de historia”, explica Elena Fagín.
Con este estudio se ha ido un paso más allá y los investigadores han empleado, por primera vez, fragmentos del ADN de ectoparásitos -organismos que viven en la superficie externa de peces, en este caso, y dependen de él para alimentarse o completar su ciclo de vida-.
“Hasta ahora, buscar el ADN de peces en los lagos de alta montaña era como buscar un pez en una piscina olímpica, porque depende de dónde haya muerto lo encontrarás o no en el testigo de sedimento. En cambio, los parásitos se expanden por todo el lago, así que son una buena prueba de la presencia de peces”, explica Jordi Catalan, investigador del CSIC en el CREAF y uno de los autores principales del estudio.
Los parásitos que más fácilmente se detectaron pertenecían al género Ichthyobodo, un protozoo flagelado que vive en la piel y branquias de los peces, aunque también se observaron otros Kinetoplastea y otros grupos como, Oomycota, Ichthyosporea y Ciliophora.
“Estos hallazgos demuestran el potencial del ADN antiguo de parásitos para comprender la actividad humana histórica y documentar impactos hasta ahora poco claros de los asentamientos en los ecosistemas de alta montaña”, añade Elena Fagín.
Lago Redon: 40 años de investigación
El lago Redon se ubica en el Pirineo catalán y tiene actualmente una población de unas 60.000 truchas, que sobre todo se utilizan para la pesca recreativa. Un aspecto especial de este lago es que, al estar ubicado a 2.240 metros de altitud en los Pirineos, ha estado relativamente aislado de la actividad humana durante siglos. Esto significa que cualquier cambio que se produzca en el ecosistema es más fácil de atribuir a factores ambientales o humanos, como la introducción de peces o el pastoreo.
La investigadora Marisol Felip y Jordi Catalan llevan cerca de 40 años investigando este lago y actualmente continúan estudiando diversos procesos. “Es como tener un archivo histórico natural, donde podemos ir descubriendo cómo eran los ecosistemas del pasado y, también, un laboratorio al aire libre donde podemos observar cómo influye el cambio climático y la actividad humana en el ecosistema”, finalizan estos dos investigadores.
Esta investigación la ha liderado el CREAF y también ha participado la Universitat de Barcelona, el CSIC, el Instituto Nacional de Biología de Eslovenia y la Universidad Edith Cowan de Australia.
