Investigación y desarrollo de un novedoso índice biológico de calidad de aguas basado en Arcellinida

El objetivo de este proyecto es el desarrollo de un protocolo para la monitorización rápida y fiable de la calidad del agua en sistemas lénticos. Estos incluyen grandes ejes de ríos, lagos naturales, lagunas salobres costeras y embalses en diversas cuencas hidrográficas de España. Entre ellas, lagunas de Andalucía, lagunas y embalses del Segura, Miño y Guadiana. También abarca aguas de transición de Andalucía y Galicia.

Esto implica un ámbito geográfico más amplio que en el que se desarrolla el proyecto.  El nombre del mismo es «Investigación y desarrollo de protocolos mediante técnicas de metabarcoding para la definición y adaptación de índices biológicos de calidad de aguas basados en diatomeas y crustáceos bentónicos». Un proyecto concedido a Eurofins Cavendish, S.L. que se desarrolla en un mayor número de tipos de masas de agua.

Para ello, nos basaremos en índices de diversidad desarrollados con organismos que funcionan como indicadores ecológicos de calidad ambiental. Este enfoque tiene finalidades pragmáticas. La documentación directa de los cambios en los ecosistemas en relación con la actividad humana sería costosa y requeriría mucho tiempo.

Se han desarrollado varios protocolos de biomonitoreo que se han integrado en la legislación española. Sin embargo, no son del todo adecuados para ecosistemas lénticos debido a los déficits que el estudio de estos organismos conlleva. De hecho, el fitoplancton, los macroinvertebrados, la flora acuática y la fauna ictícola sirven de base al desarrollo de índices de calidad ambiental. El problema es que no se encuentran sistemáticamente en todas las tipologías de cuerpos de agua o bien (2) su sensibilidad a las alteraciones es discutible.

Además, los procesos de muestreo suelen ser tediosos. Por tanto, en este proyecto se pretende crear unos nuevos índices biológicos basados en unos organismos que, en la actualidad, no se están usando como bioindicadores a pesar de ser sensibles a diversas alteraciones de estos medios.

La identificación de las diferentes especies requiere mucho tiempo y la precisión de los resultados depende en gran medida de las habilidades taxonómicas del observador. Por lo tanto, su utilización como indicadores ecológicos necesita un método más rápido y preciso que el conteo visual de organismos por microscopía. Así, se puede documentar mejor la composición de las comunidades.

En este proyecto, con la finalidad del desarrollo de un índice de calidad basado en Arcellinida, se aplicará un novedoso protocolo de seguimiento de la calidad ambiental basado en ‘metabarcoding’. Este protocolo consiste en la inferencia de la composición de las comunidades ambientales secuenciando un amplicón de PCR de un marcador de ADN adecuado. Éste se obtiene a partir de ADN ambiental extraído de una muestra de la zona de estudio) específico de este grupo de organismos que se está desarrollando en el Real Jardín Botánico de Madrid.

La aplicación de este enfoque al monitoreo ambiental se ha visto facilitada por el desarrollo de nuevas tecnologías de secuenciación de alto rendimiento (SAR) como Illumina MiSeq.

Esta tecnología proporciona de miles a millones de lecturas de secuencias, permitiendo así el procesamiento simultáneo de cientos de muestras, así como la identificación de los organismos a nivel específico, incrementando la sensibilidad de los análisis de calidad ambiental.

Paralelamente, la implementación de nuevos métodos de análisis de datos basados en ‘machine learning’ supervisado aumentará la precisión de la evaluación de la calidad ambiental. Las ventajas de este protocolo son múltiples: permite escanear rápidamente la diversidad de varios cientos de muestras a la vez.

La implantación de la técnica de «metabarcoding» suplirá los inconvenientes del estudio convencional de las comunidades biológicas; la fácil obtención de muestreas del sedimento de las aguas lénticas y el no requerimiento de personal altamente cualificado.

Hay que mencionar que el uso de esta novedosa metodología molecular es una herramienta, y no un objetivo, para la obtención de un listado taxonómico que será la base sobre la que desarrollar el índice biológico que se propone. En este aspecto, si comparte esta herramienta con el «Proyecto adaptación de índices biológicos», aunque el objetivo difiere sensiblemente.