O principal desafio humano na conservação da biodiversidade é a falta de informação básica sobre distribuição, abundância, requisitos de habitat e ameaças. Para obter estes dados, são necessários métodos eficientes e específicos para detetar e quantificar a diversidade. Desta necessidade e da colaboração de vários cientistas e equipas de investigação ao longo dos anos, nasceu a técnica do ADN ambiental.
O que é o ADN ambiental?
O ADN ambiental ou eDNA é uma abordagem de amostragem eficiente, não invasiva e fácil de normalizar, com grande potencial como ferramenta de monitorização ambiental. Esta metodologia permite a sequenciação (determinação da ordem exacta das bases numa cadeia de ADN) de muitos organismos de uma só vez, utilizando a técnica de metabarcoding, pelo que constitui uma ferramenta muito importante para a determinação da biodiversidade e a caraterização dos ecossistemas, tanto em ambientes terrestres como aquáticos.
O ADN ambiental permite também a deteção precoce de espécies invasoras, bem como a deteção de espécies raras e/ou difíceis de detetar e o estudo da dieta de uma espécie. Assim, o potencial do ADN ambiental na investigação biológica parece quase ilimitado.
Aplicações do ADN ambiental
As aplicações do ADN ambiental são diversas. Desde a monitorização da biodiversidade até à deteção precoce de espécies invasoras, esta tecnologia oferece novos conhecimentos sobre a vida no nosso planeta. Além disso, a genómica ambiental é cada vez mais utilizada na monitorização ambiental e na avaliação do impacto humano nos ecossistemas.
As suas principais aplicações são as seguintes:
- Deteção de espécies raras, ameaçadas de extinção e invasoras: a amostragem repetida com levantamentos convencionais é dispendiosa e pode causar danos irreparáveis ao organismo-alvo ou ao seu habitat. Assim, o ADN ambiental oferece uma abordagem económica para a monitorização não invasiva dessas espécies.
- Estimativa da distribuição das espécies: A monitorização de algumas espécies continua a ser um desafio, em parte devido à sua distribuição geográfica, à compreensão limitada do seu estilo de vida e às limitações metodológicas. A análise do ADN ambiental melhora esta monitorização em grande escala.
- Monitorização biológica da saúde e dinâmica dos ecossistemas: As invasões biológicas, as pragas e as doenças contam-se entre as ameaças mais graves à biodiversidade global. A salvaguarda da biodiversidade é sinónimo de salvaguarda da economia e da saúde pública. Um dos desafios é detetar estes efeitos nocivos, especialmente quando se encontram a baixa densidade. O ADN ambiental provou ser um método de amostragem altamente eficaz, capaz de monitorizar a propagação e o estabelecimento de agentes biológicos nocivos através da deteção precoce, da análise dos padrões de propagação e da avaliação da dinâmica populacional.
- Análise da dieta e interacções tróficas: era necessário um método eficaz para compreender e quantificar as interacções bióticas, uma vez que as relações predador-presa e hospedeiro-parasita são componentes-chave da investigação ecológica. O ADN ambiental é cada vez mais utilizado na análise da dieta para estimar a diversidade, a composição e a frequência de ocorrência de presas nas fezes dos predadores. Além disso, o ADN depositado pelos polinizadores nas flores e pelos dispersores nas sementes é também utilizado para investigar as interacções planta-polinizador e o papel destas interacções na manutenção das funções do ecossistema.
- Ecologia da desova: a identificação das zonas de desova é fundamental para a gestão e conservação eficazes destas espécies. Até agora, a compreensão da ecologia reprodutiva natural destes organismos era feita através da recolha de ovos, larvas e adultos em condições de desova, por vezes em zonas de profundidade da água ou em horas do dia diferentes daquelas em que a desova ocorre efetivamente. O ADN ambiental permite, de uma forma não invasiva, a deteção de uma espécie independentemente da sua fase de vida ou sexo.
- Monitorização da biodiversidade e estudo de ecossistemas antigos: esta aplicação é especialmente útil em regiões megadiversas com muitas espécies raras. O ADN ambiental aumentou a nossa capacidade de monitorizar a biodiversidade passada e presente.
- Resposta à poluição: o ADN ambiental é utilizado principalmente para estudar as respostas do ambiente às alterações causadas pela poluição. É também utilizado para determinar a probabilidade de uma espécie sobreviver ou não a um poluente. Isto fornece informações sobre a gravidade do poluente**.
- Análise da qualidade do ar: esta análise centra-se geralmente na caraterização do microbioma, das comunidades de fungos e/ou do pólen transportado pelo ar. O
O estudo do microbioma do ar permite avaliar os seus potenciais efeitos tóxicos ou alergénicos na saúde humana e no ambiente*.
Metodologia de ADN ambiental
A metodologia do ADN ambiental consiste em cinco fases:
- Amostragem: recolha de amostras ambientais na água, no ar, nos sedimentos e no solo. A amostragem deve ser representativa e cuidadosamente planeada para captar a diversidade de organismos presentes no ambiente.
- Isolamento: uma vez recolhidas as amostras, o ADN é isolado dos organismos presentes nas amostras.
- Sequenciação: envolve a determinação da ordem exacta das bases na cadeia de ADN. Na Eurofins Environment Testing Spain utilizamos a Sequenciação de Nova Geração.
- Análise e processamento computacional: análise bioinformática para identificar e caraterizar os organismos presentes na amostra. Isto pode incluir a comparação de sequências de ADN com bases de dados de sequências conhecidas. Também a identificação de genes específicos, a quantificação da diversidade e a abundância de organismos.
- Interpretação: interpretação da informação para compreender a composição e a função da comunidade microbiana.
Eurofins Environment Testing Spain, na vanguarda do sector
A Eurofins Environment Testing Spain, a maior rede de laboratórios ambientais em Espanha, oferece análises de ADN ambiental como um serviço para todos os tipos de aplicações. Utilizamos os métodos de análise mais avançados: Next Generation Sequencing (NGS) e Quantitative Real-Time PCR (qPCR). Está interessado neste tipo de serviços? Descubra aqui como o podemos ajudar.
*(Kingsly C. Beng, Richard T. Corlett, 2020). Aplicações do DNA ambiental (eDNA) em ecologia e conservação: oportunidades, desafios e perspectivas.
** (Huerta Vela A., 2020). Aplicações de técnicas de DNA ambiental em ciências ambientais.