ADN electrónico para identificar hongos subterráneos invisibles

Identificación de hongos micorrícicos en el suelo

La mayoría de los hongos micorrícicos viven toda su vida bajo tierra; muchos de ellos ni siquiera producen setas, los cuerpos fructíferos de los hongos que asoman por encima del nivel del suelo. La naturaleza oculta de estos organismos puede dificultar su estudio. En el caso de organismos como las plantas y los animales, los científicos pueden recopilar datos de observación, contando y grabando o marcando a los sujetos de estudio. Cuando se trata de hongos y microbios subterráneos, estos estudios se complican.

Identificar los hongos micorrícicos invisibles de los suelos es todo un reto porque se necesitan técnicas moleculares para distinguir unas especies de otras. La única forma de saber definitivamente qué especies están presentes es secuenciar su ADN.

Utilización del ADNe para identificar hongos

Para determinar qué hongos viven en cada lugar, utilizamos ADN ambiental (ADNe) recogido del suelo. El ADNe tiene un significado ligeramente distinto al de ADN a secas: ADN es el término para la molécula en sí, y ADNe se refiere a las moléculas de ADN recogidas del medio ambiente, como las que se encuentran en el aire, el suelo o el agua. El ADNe es una herramienta increíble porque proporciona información sobre todos los organismos que están presentes o han estado presentes en ese entorno en un pasado reciente. 

Extracción de ADN ambiental

Una vez identificada una ubicación clave para la recogida de suelo (vea aquí cómo elegimos las ubicaciones), tomamos una cuadrícula de nueve testigos de suelo y los combinamos para asegurarnos de obtener una muestra representativa. Es importante que registremos la ubicación GPS exacta y tomemos notas sobre las plantas presentes, el modo en que se utiliza la tierra y cualquier otro metadato medioambiental relevante. Una vez recogidas las muestras, las llevamos al laboratorio para extraer el ADN.

Código de barras de ADN: Identificación por PCR de especies micorrícicas

El proceso de extracción de ADN purifica todo el ADN de la muestra de suelo, lo que da como resultado ADN de muchos organismos del suelo, como gusanos, bacterias y varios tipos de hongos. Como sólo queremos estudiar los hongos micorrícicos de la muestra, utilizamos la biología molecular y un proceso llamado reacción en cadena de la polimerasa (PCR) para crear grandes cantidades de moléculas de ADN micorrícico. El ADN micorrícico amplificado es una región corta denominada "código de barras de ADN", y cada código de barras se coteja con una base de datos de ADN micorrícico de especies conocidas, lo que nos permite identificar qué especies micorrícicas están presentes en nuestras muestras. 

Secuenciación de ADNe sobre el terreno

Estamos probando nuevas técnicas que permiten secuenciar el ADNe sobre el terreno o en lugares sin instalaciones de laboratorio completas, pero aún requieren más I+D. Estos nuevos dispositivos caben cómodamente en la palma de la mano y pueden ayudarnos a analizar el ADNe sobre el terreno, en lugar de enviarlo a un laboratorio. Estas herramientas pueden hacer que la recogida de datos de ADNe sea mucho más accesible para los biólogos de campo.

Taller de cartografía micorrícica y metagenómica

Para empezar a probar estas técnicas, nos hemos asociado recientemente con dos organizaciones africanas, JR Biotek y CSIR - Instituto de Investigación de Cultivos para desarrollar el Taller Africano de Cartografía Micorrícica y Metagenómica, un evento que celebramos en Ghana. Trabajamos con un representante de Oxford Nanopore Technologies para formar a un grupo de 12 investigadores de 9 países africanos en biología molecular, secuenciación portátil y análisis de ADNe del suelo.

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Muchos de los cultivos tradicionales de Ghana se relacionan con hongos micorrícicos arbusculares, por lo que es muy importante que los científicos de ese país dispongan de un modo fácil y eficaz de identificar qué especies están presentes en los distintos sistemas agrícolas y asociadas a cultivos específicos. En la actualidad, la mayoría de las muestras biológicas, como el ADNe de los suelos, se envían a instalaciones del Norte Global para la secuenciación del ADN. Esta tecnología permite que los datos permanezcan en su país de origen de principio a fin.

Una parte central de la misión de SPUN es generar más datos sobre la biodiversidad micorrícica de todo el mundo y cartografiar qué especies se encuentran en qué lugares. Nuestro objetivo es crear una red mundial de recopiladores de datos. Desarrollar la capacidad de análisis de ADNe sobre el terreno es una forma de garantizar que sigamos construyendo nuestros mapas mundiales de datos sobre hongos micorrícicos.