Bienvenido al sitio web del Proyecto METABARPARK. El proyecto trata de aplicar las nuevas tecnologías de secuenciación masiva para caracterizar las comunidades bentónicas presentes en los Parques Nacionales Españoles, utilizando ADN ambiental (metabarcoding). Nuestro principal objetivo es caracterizar la biodiversidad oculta que normalmente pasa desapercibida mediante los métodos convencionales. Así mismo, intentaremos estudiar los impactos de las algas invasoras sobre las comunidades bentónicas.

lunes, 15 de octubre de 2018

El proyecto Metabarpark ha terminado


Estimados seguidores del proyecto Metabarpark, queremos anunciar que el proyecto finalizó oficialmente en noviembre 2017. Hemos esperado a preparar este post de despedida para tener publicados resultados y tener en marcha un nuevo proyecto.

Estamos muy satisfechos con el éxito de MetabarPark. Hemos podido desarrollar nuevas técnicas de metabarcoding para la caracterización de la biodiversidad en comunidades bentónicas de sustrato dura. Estos métodos han sido aplicados a comunidades representativas de los dos Parques Nacionales estudiados, y han puesto de manifiesto una increíble diversidad de organismos. También hemos podido demostrar la utilidad del metabarcoding para detectar los impactos menos visibles (en meio- y micro-organismos) de la presencia de algas invasoras en comunidades sublitorales marinas.

Es un placer comunicar que las actividades del equipo van a continuar en el marco de un nuevo proyecto financiado por el Ministerio de Ciencia, el proyecto PopCOmics. En este nuevo proyecto seguiremos desarrollando nuevas herramientas moleculares aplicadas a estudios de ecología y conservación de comunidades marinas.

¡Gracias por haber seguido nuestro proyecto! Por favor añadid a vuestros favoritos el blog de PopCOmics http://popcomicsproject.blogspot.com/ y estad atentos a nuevas noticias!



El equipo de Metabarpark


METABARPARK

lunes, 7 de mayo de 2018

¡Resultados de Metabarpark publicados!




El artículo con los resultados principales del proyecto Metabarpark ha sido publicado en la revista internacional PeerJ. Es de acceso abierto y está libremente disponible en:

https://peerj.com/articles/4705/



Nos ha llevado un cierto tiempo todo el proceso editorial, pero confiamos que la comunidad científica apreciará estos resultados y la nueva aplicación del metabarcoding a comunidades bentónicas naturales.

El artículo está dedicado a Alex Macía, dueño del Club de Buceo Islas Cíes, que nos ofreció una inestimable ayuda logística en las Islas Atlánticas, y que ha fallecido recientemente mientras practicaba su pasión por el buceo.

El material suplementario del artículo incluye las tablas de MOTUs actualizadas que resumen la biodiversidad encontrada en los dos Parques Nacionales durante los muestreos.




Venn diagrams showing the number of different taxa recovered with 18S (blue) or COI (red) at different taxonomic ranks.
Diagramas de Venn mostrando el número de taxones encontrados con 18S (azul) y con COI (rojo) para las diferentes categorías taxonómicas.

viernes, 29 de diciembre de 2017

Los resultados del estudio de algas invasoras publicados en Marine Pollution Bulletin

Nos alegra comunicar que los resultados de la comparación entre comunidades invadidas y no invadidas muestreadas en 2015 han sido publicados en la revista internacional Marine Pollution Bulletin

Elsevier provee durante 50 días (a partir del 21 de diciembre) acceso libre e ilimitado al artículo en
https://authors.elsevier.com/a/1WG02,ashmKxI
Después de este periodo se necesitará una subscripción activa para descargarlo


En este artículo estudiamos el efecto que las algas invasoras tienen al nivel de comunidad, enfocándonos principalmente en los organismos de talla inferior (pequeño macrobentos y meiobentos), usando los genes 18S y COI y el procedimiento de separación por tallas y el procesado bioinformático desarrollado en METABARPARK. Este es el resumen del artículo:

En este artículo se analiza con metabarcoding de los genes 18S y COI los efectos de la proliferación de algas invasivas en comunidades marinas de sustrato duro de dos Parques Nacionales españoles. Las algas invasoras estudiadas son Caulerpa cylindracea, Lophocladia lallemandii y Asparagopsis armata. Se trata de formas recubrientes, dominadoras del paisaje, y el trabajo se enfoca particularmente en sus efectos en las comunidades de meiobentos y macrobentos que se desarrollan bajo la cobertura algal, separadas en dos clases de tamaño mediante tamices. Se presenta un nuevo tratamiento semicuantitativo de los datos de metabarcoding. Los resultados para ambos marcadores muestran que la presencia de algas invasoras tiene un efecto significante en las comunidades subyacentes en el caso de Lophocladia lallemandii y Asparagopsis armata, pero no para Caulerpa cylindracea. Además, cambios en riqueza de MOTUs y en diversidad en función de la presencia o no de algas invasoras varían en magnitud y dirección dependiendo del alga considerada. Estos resultados muestran que el metabarcoding permite monitorizar los efectos menos conspicuos, pero no menos importantes, de la presencia de algas invasoras dominantes.

Imágenes de las comunidades analizadas, con (izquierda) y sin (derecha) algas invasoras. A,B: comunidad esciáfila en Cabrera con y sin Caulerpa cylindracea; C,D: comunidad fotófila en Cabrera con y sin Lophocladia lallemandii; E,F: comunidad fotófila en Islas Cíes con y sin Asparagopsis armata. Foto A de Eneko Aspillaga; fotos C,D de Pol Capdevila; foto E de Enric Ballesteros; fotos B,F de los autores


Los resultados de los muestreos publicados en PeerJ Preprints

Mientras el artículo está en el proceso de revisión por pares, hemos publicado el manuscrito en formato Pre-print en el  repositorio PeerJ Preprints, donde está libremente accesible en https://peerj.com/preprints/3429/

METABARCODING LITTORAL HARD-BOTTOM COMMUNITIES: UNEXPECTED DIVERSITY AND DATABASE GAPS REVEALED BY TWO MOLECULAR MARKERS
Wangensteen OS, Palacín C, Guardiola M, Turon X (2017) PeerJ Preprints 5:e3429v1

En este manuscrito reportamos la ingente biodiversidad encontrada en las comunidades de Islas Cíes y Cabrera. Discutimos diversos aspectos técnicos, comparamos los dos genes estudiados (18S y COI), y realizamos análisis ecológicos. Este es el abstract del artículo:


Se desarrolla en este trabajo un método basado en metabarcoding para caracterizar la biodiversidad de comunidades naturales estructuralmente complejas en fondos duros. Se usan nuevos cebadores para dos marcadores moleculares: el "fragmento Leray" del gen mitocondrial citocromo oxidasa I, y la región v7 del gen ribosomal ARN 18S. Se analizan ocho comunidades bentónicas litorales de dos Parques Nacionales en España (uno en el Océano Atlántico y otro en el Mar Mediterráneo). Las muestras fueron tamizadas en tres fracciones de tamaño de las que el ADN se extrajo separadamente.
Se usaron análisis de agrupamiento bayesiano para delimitar las unidades taxonómicas operativas moleculares (MOTUs) y se compilaron bases de datos de referencia para la asignación taxonómica. Encontramos valores inesperadamente altos de riqueza de MOTUs, que sugieren que estas comunidades albergan una gran cantidad de biodiversidad de eucariotas aún no descrita. Se encuentran aún lagunas significativas en las bases de datos de referencia, que actualmente impiden la asignación taxonómica completa de las secuencias detectadas. Sin embargo, más del 90% (en abundancia) de las secuencias han podido ser asignadas a tipo o inferior nivel taxonómico. La tasa de identificación probablemente mejorará de forma sustancial en el futuro, conforme las bases de datos se vayan actualizando. Nuestros resultados muestran que el metabarcoding en medio marino, actualmente aplicado principalmente a plancton o sedimentos, puede ser adaptado a comunidades estructuralmente complejas de fondo duro. Se demuestra que es un método robusto, rápido, objetivo y asequible para una caracterización integral de comunidades bentónicas dominadas por macrófitos y metazoos modulares o coloniales, permitiendo una biomonitorización estandarizada de estas comunidades. Los nuevos cebadores universales para COI pueden ser potencialmente usados para caracterizar la biodiversidad con alta resolución taxonómica en un amplio abanico de comunidades eucariotas marinas, terrestres, o de agua dulce.


Porcentaje de MOTUs de las principales categorías de organismos encontrado en las tres fracciones estudiadas (A, B, C) con 18S (arriba) o COI (abajo) en todas las comunidades estudiadas.


martes, 11 de julio de 2017

Metabarpark en el festival Pint of Science en Blanes

El festival Pint of Science tiene como objetivo presentar resultados de los últimos avances científicos al público general usando un lenguaje accesible y utilizando bares y pubs como lugar de presentación de las charlas, idealmente con una pinta de cerveza en la mano. Se trata de un festival internacional que se celebra anualmente durante tres días al mismo tiempo en cientos de ciudades de todo el mundo. Blanes, la ciudad donde radica el CEAB, ha participado por primera vez en la edición de este año del festival Pint of Science. Los científicos del CEAB han dado nueve charlas durante las tres tardes que ha durado (15 a 17 de mayo de 2017).

Xavier Turon ha participado abriendo el festival el primer día, con una charla en el acogedor bar Casal la Cooperativa, con el tema Biodiversidad 2.0: genética y ordenadores para estudiar los seres vivos. En su charla presentó al público las evidencias de que nos encontramos ante la sexta extinción masiva de la historia, esta vez producida por los impactos de los humanos, y como la ciencia de la computación y la genética pueden ayudar a mitigar dichos impactos. En particular, puso énfasis en la necesidad de generar inventarios completos de biodiversidad como un primer paso para su conservación. Los ejemplos presentados se basaban principalmente en los resultados obtenidos en Metabarpark.

Fue una experiencia muy agradable y a la vez un desafío el explicar en términos sencillos algunos de los análisis complejos que hacemos en nuestra investigación. El público estaba muy interesado y hubo un interesante intercambio de preguntas después de la charla.


El cartel anunciador del festival

lunes, 13 de marzo de 2017

Metabarpark en el simposio "Developing new genetic tools for bioassessment of aquatic ecosystems in Europe"

Metabarpark estuvo presente en el simposio sobre metabarcoding que se desarrolló en Essen (Alemania) del 7 al 9 de marzo de 2017. Este simposio era la conferencia inaugural de la acción COST de la Unión Europea DNAqua-Net (http://dnaqua.net/).

Este proyecto busca integrar un amplio grupo de investigadores de diversas disciplinas con el objetivo de identificar nuevas herramientas genómicas, índices eco-genómicos y métricas que permitan la aplicación rutinaria de la genética en la caracterización de la biodiversidad y la monitorización de las comunidades acuáticas en Europa. El proyecto incluye también un fuerte componente formativo y de diseminación. Estos objetivos son plenamente compatibles con los de Metabarpark, y era muy conveniente que estuviésemos dentro y contribuyendo en este proyecto.

Xavier Turon es uno de los miembros españoles de DNAqua-Net y asistió a esta conferencia. En ella se reunieron unos 200 especialistas para presentar resultados, discutir los problemas más candentes, y buscar la manera más eficiente para que los métodos genéticos de estudio de la biodiversidad sean aceptados como el nuevo estándar por los órganos de gestión en el contexto europeo.

Xavier presentó la comunicación "Under the canopy: community-wide effects of invasive algae in marine protected areas revealed by metabarcoding", por Xavier Turon, Owen Wangensteen, Emma Cebrian and Creu Palacín. En esta contribución se expusieron los resultados del estudio del efecto de tres algas invasoras (Caulerpa cylindracea y Lophocladia lallemandii en Cabrera, y Asparagopsis armata en las Islas Cíes) sobre las comunidades bentónicas. También hemos redactado y enviado a publicar un manuscrito con estos resultados. Esta contribución es también el primer resultado de la colaboración entre los proyectos de Parques Nacionales Metabarpark y Corclim.

El logo de DNAqua-Net







Representación ("heatmap") de las muestras de comunidades con y sin Asparagopsis armata en las Cíes Islands, separadas por estado de invasión (verde: no invadidas, rojo: invadidas) y fracción (azul: macrobenthos; turquesa: meiobenthos)








viernes, 18 de noviembre de 2016

Metabarpark en las Jornadas de Investigación en la Red de Parques Nacionales 2016

Los días 18-20 de octubre de 2016 se celebraron en Tablas de Daimiel (Ciudad Real) las Jornadas de Investigación en la Red de Parques Nacionales 2016. En dicho evento se reunieron miembros de los servicios centrales del OAPN, personal de los diversos Parques Nacionales, miembros del Comité Científico de Parques Nacionales, e investigadores que están llevando a cabo proyectos dentro de la Red de Parques. Durante estas Jornadas se presentaron los resultados de 13 proyectos de la convocatoria de 2013, así como diversas charlas técnicas referentes a programas en marcha en los Parques.


Xavier Turon realizó una presentación del proyecto Metabarpark, mostrando los resultados obtenidos a lo largo del mismo y el potencial de la información genética para labores de monitorización a medio y largo plazo.


Estas Jornadas han sido una ocasión magnífica para compartir experiencias y debatir con colegas científicos y con gestores de los Parques. Entre los asistentes estaba la Dirección del Parque de las Islas Atlánticas (Pepín, Mercedes, Vicente), entre otros muchos conocidos. Fue un placer interactuar con todos ellos. También hay que destacar la buena gastronomía y la espléndida visita al Parque de Tablas de Daimiel que pudimos realizar.




La foto de familia de los asistentes a la Jornadas

domingo, 25 de septiembre de 2016

METABARPARK en el XIX Simposio Ibérico de Estudios de Biología Marina

Del 5 al 9 de septiembre tuvo lugar el XIX Simposio Ibérico de Estudios de Biología Marina en Oporto (Portugal). Fue organizado por el CIIMAR - "Interdisciplinary Centre of Marine and Environmental Research" -, y reunió a unos 180 investigadores de España, Portugal, y algunos países latinoamericanos.

La página web del Simposio está disponible en http://siebmxixciimar.wixsite.com/business-conferenc-1

Los simposios ibéricos se han celebrado desde 1978, y son una excelente oportunidad para los científicos del ámbito ibérico para encontrarse, intercambiar ideas, y presentar los proyectos en marcha y sus resultados.

Tres miembros de Metabarpark (Owen Wangensteen, Creu Palacín, and Xavier Turon) asistieron al simposio. En él presentaron la comunicación oral "Wangensteen, Guardiola, Palacín, Turon: Molecular biodiversity assessment of marine hard-bottom communities from Spanish National Parks by metabarcoding of COI and 18S" en la que se explicaron los principales resultados del proyecto Metabarpark. La comunicación generó un más que notable interés entre la audiencia, como mostraron las preguntas que se hicieron después de la presentación y las muchas interacciones que siguieron durante el simposio.

Xavier Turon también presentó una conferencia plenaria, titulada "Twenty-five years of genetic studies of the Iberian benthos: retrospect and prospect". Huelga decir que el metabarcoding fue una de las técnicas destacadas durante esa charla.

El bonito logo del XIX SIEBM
Nos lo pasamos muy bien durante la conferencia, e hicimos interesantes contactos de cara a futuros estudios de metabarcoding. ¡Ya esperamos el siguiente Simposio Ibérico en Faro en 2018!


domingo, 10 de abril de 2016

Diferencias significativas entre comunidades con y sin algas invasoras reveladas con metabarcoding


Mientras los datos correspondientes a las campañas del 205 están siendo analizados, queremos compartir los primeros resultados relativos a las comunidades muestreadas con y sin algas invasoras. En las Islas Cíes, comparamos la comunidad fotófila con Cystoseira nodicaulis (como ejemplo de comunidad natural), con muestras equivalentes con el alga introducida Asparagopsis armata. En Cabrera, en la misma pared, pudimos muestrear comunidades fotófilas naturales y la misma comunidad con Lophocladia lallemandii. A más profundidas, obtuvimos muestras de la comunidad esciáfila natural y de manchas dominadas por Caulerpa cylindracea.

Mediante el gen 18S hemos identificado un total de 2937 MOTUs en estas comunidades. Nuestros análisis estadísticos muestran claras diferencias, tanto cualitativas como cuantitativas, entre comunidades equivalentes con y sin algas invasoras. Esto era previsible para las fracciones de talla mayores, pero incluso la fracción más pequeña (organismos entre 1 mm y 65 micras) mostró diferencias significativas. Este rico componente de la biodiversidad no puede ser analizado eficientemente con los métodos convencionales, y con el uso de técnicas genéticas hemos podido cuantificarlo y analizarlo.

El metabarcoding, por tanto, ha revelado cambios en las comunidades afectando incluso a los diminutos meio-organismos (animales, plantas y protistas), y a escalas espaciales muy reducidas (decenas de metros). La presencia de algas invasoras por tanto tiene profundos efectos en la estructura de las comunidades a todas las escalas. Este es uno de los resultados interesantes que estamos encontrando con nuestros datos. Más noticias pronto!
Esta representación gráfica en dos dimensiones (análisis de escalado multidimensional) permite la visualización de las diferencias entre las comunidades con y sin algas invasoras



Los métodos puestos a punto en METABARPARK explicados en un capítulo de libro internacional

Owen Wangensteen y Xavier Turon han sido invitados a escribir un capítulo para el libro "Marine Animal Forests. The Ecology of Benthic Biodiversity Hotspots", de la prestigiosa editorial Springer International Publishing (ISBN: 978-3-319-17001-5), y en el que actúan como editores Sergio Rossi, Lorenzo Bramanti, Andrea Gori y Covadonga Orejas.

En este capítulo, titulado "Metabarcoding techniques for assessing biodiversity of marine animal forests", Owen y Xavier explican los métodos que se han puesto a punto en METABARPARK para trabajar con comunidades de fondos duros usando metabarcoding. Pensamos que es fundamental contribuir a la generación de protocolos estandarizados, y que este libro puede ser una excelente plataforma para comunicar a otros investigadores la experiencia adquirida en los diversos pasos del proceso.

Este capítulo está en proceso editorial en estos momentos, y se espera que sea publicado en los próximos meses.


Las técnicas desarrolladas en METABARPARK, como la separación de las comunidades en fracciones de talla, pueden ser aplicables por otros grupos que desarrollen estudios de metabarcoding en el bentos marino

METABARPARK en el taller “Application of genomic tools for benthic monitoring”


El 4 y 5 de abril, en el Museo de Historia Natural de Ginebra (Suiza), tuvo lugar el taller “application of genomic tools for benthic monitoring of marine environment: from technology to legal and socio-economic aspects”, organizado por el Prof. Jan Pawlowski de la Universidad de Ginebra (http://goo.gl/forms/V9bLHtyJBk).

El forum tenía como objetivo el intercambio de ideas sobre el potencial de las técnicas de eDNA (ADN ambiental) para determinar la biodiversidad y el impacto de las actividades humanas en ella. En el mismo participaron profesionales ambientalistas, miembros de organizaciones internacionales reguladoras, y científicos.

Las presentaciones y las discusiones fueron muy estimulantes, y la idea general es que los indicadores derivados del ADN pueden ser utilizados de forma efectiva en el campo de  la monitorización ambiental (como ya lo son en otras disciplinas). Sin embargo, es necesario un mayor desarrollo y estandarización antes de que se puedan usar rutinariamente de forma conjunta con técnicas basadas en morfología. Se planteó también que puedan sustituir a estas últimas, que son muy lentas, requieren mucho tiempo y dependen de la disponibilidad de taxónomos especialistas, que está disminuyendo en todo el mundo.

Xavier Turon y Owen Wangensteen contribuyeron al taller con la presentación “Issues in metabarcoding of marine bentos”, en la que discutieron sobre diversos aspectos controvertidos, como el uso de ADN o de ARN, la elección entre el gen 18S rDNA o el gen COI, o el uso de umbrales fijos o flexibles para agrupar las secuencias en Unidades Operativas (MOTUs). En la presentación se usaron los resultados del proyecto METABARPARK.



Xavier Turon y Tom Wilding, del Scottish Association for Marine Science, a la entrada del Museo de Historia Animal, con una encantadora mascota!


miércoles, 20 de enero de 2016

Trabajando con los datos

Ya hemos procesado las muestras, extraído el ADN, y amplificado los genes seleccionados de las muestras recogidas en los segundos muestreos (2015) realizados en cada Parque. Recibimos las secuencias en noviembre (para el gen COI) y en diciembre (para el gen 18S). Por tanto ya tenemos toda la información genética de los muestreos realizados en 2014 y 2015 en las Islas Cíes y en el Archipiélago de Cabrera.

En los últimos meses hemos estado muy ocupados trabajando en los análisis bioinformáticos de esta gran cantidad de datos. Hemos tenido que adaptar y mejorar los programas disponibles, hemos escrito nuestros propios programas, y hemos probado diferentes opciones a cada paso del proceso.

Ahora mismo estamos redactando el borrador de nuestro primer manuscrito para publicación con los resultados de los primeros muestreos, con la caracterización de la biodiversidad y la comparación de comunidades dentro y entre los Parques. También hemos construido una base de datos global con todas las secuencias obtenidas en 2014 y 2015 que está siendo analizado para determinar los cambios temporales en la estructura de comunidades de ambos Parques. Esperamos tener resultados interesantes pronto!




Tesis de Máster con resultados de Metabarpark


En noviembre del 2015, Manuel Orobitg, estudiante del Máster en Oceanografía y Gestión del Medio Marino de la Universidad de Barcelona, presentó su memoria final de Máster titulada “Morfología vs metabarcoding. Comparación de técnicas de determinación de la biodiversidad en fondos de Maërl”, bajo la supervisión de Xavier Turon, Creu Palacín y Owen Wangensteen.


Imagen de la toma de una muestra de Maërl en las Islas Cíes


En este estudio, Manuel analizó morfológicamente muestras recogidas al mismo tiempo que las de los estudio genéticos en los fondos detríticos de las Islas Cíes y del Archipiélago de Cabrera. Los análisis se centraron en tres de los grupos más representativos: poliquetos, artrópodos y moluscos. Se identificaron al nivel taxonómico más bajo posible, con la ayuda de taxónomos (gracias Daniel Martin i Lídia Delgado), las especies presentes en las fracciones de 10 y 1 mm. Igualmente se obtuvieron valores de biomasa (peso). Los análisis morfológicos detectaron 77, 45 y 44 morfoespecies de poliquetos, artrópodos y moluscos, respectivamente. Por su parte, los estudios genéticos permitieron identificar 182, 245 y 70 MOTUs, respectivamente, en las mismas fracciones de talla. Por tanto, el metabarcoding permitió determinar una mayor diversidad, aunque la precisión taxonómica alcanzada fue mayor con morfología. Por otro lado, todos los parámetros estructurales (curvas de dominancia de biomasa, patrones de alfa- y beta-diversidad) fueron marcadamente diferentes entre los datos de metabarcoding y de morfología, indicando que los dos métodos capturan aspectos diferentes de la estructura de biodiversidad presente. Los inventarios morfológicos tienen a estar cuantitativamente dominados por unas pocas especies, mientras que con metabarcoding se encuentra una distribución más equitativa de la biomasa de los MOTUs dominantes.

Artrópodos obtenidos en la fracción de 1 mm de una muestra

lunes, 23 de noviembre de 2015

El Proyecto Metabarpark en los Seminarios del IRBio

El Proyecto Metabarpark estará presente en la sesión de seminarios organizada por el IRBio (Instituto para la Investigación en Biodiversidad) en la Facultad de Biología de la Universidad de Barcelona, este Jueves 26 de Noviembre.

Xavier Turon hablará sobre "La Crisis de la Biodiversidad y el impedimento taxonómico: ¿qué puede ofrecer el metabarcoding de comunidades?" y  Owen Wangensteen le seguirá con una charla sobre "Metabarcoding de comunidades marinas de fondos duros, la biodiversidad nunca vista".

¡La entrada es libre y estáis todos invitados!


jueves, 5 de noviembre de 2015

Metabarpark en el curso “Nuevas tecnologías aplicadas al control y seguimiento de especies invasoras”

Del 19 al 23 de octubre, el Organismo Autónomo Parques Nacionales organizó un curso de formación sobre nuevas tecnologías aplicadas a especies invasoras en la sede del Parque Nacional de las Islas Atlánticas (Vigo). El curso estaba dirigido a técnicos, guardas y personal de Parques Nacionales.


Xavier Turon fue invitado como ponente para la sesión “Tècnicas genéticas y especies invasoras”. Fue una agradable experiencia poder hablar ante una audiencia interesada en el tema y que planteó preguntas muy adecuadas. También fue un placer encontrar de Nuevo a los amigos del Parque Nacional de las Islas Atlánticas (Pepín, Vicente, Mercedes…), gracias por vuestra hospitalidad, como siempre!

Segunda campaña en Cabrera

Del 2 al 8 de octubre se realizó la segunda campaña prevista en el Parque Nacional del Archipiélago de Cabrera. Al igual que el año pasado, realizamos una campaña conjunta con los investigadores del Proyecto CORCLIM, lo que nos permitió optimizar los costes y la logística, así como intercambiar experiencias.


De izquierda a derecha, Xavier Turon, Pol Capdevila, Kike Ballesteros... in action! (foto: Eneko Aspillaga)

Las siempre azules aguas de Cabrera (foto: Eneko Aspillaga)


En campaña trabajamos de nuevo en la Imperial, donde recogimos muestras de las mismas comunidades que el año anterior, y además pudimos muestrear una comunidad dominada por el alga invasora Caulerpa cylindracea a 30 m de profundidad. El tiempo no acompañó en exceso, y tuvimos que solucionar diversos problemas, como la rotura del compresor, pero finalmente pudimos regresar con todas las muestras previstas.

Imagen de la comunidad dominada por Caulerpa cylindracea (foto: Eneko Aspillaga)



En estos momentos las muestras recogidas en mayo en las Cíes y en octubre en Cabrera han sido ya separadas en fracciones de talla, su ADN extraído, y se están amplificando los dos genes que se van a usar, 18S y COI. En una o dos semanas las muestras se enviarán a Fasteris (Suiza) para realizar la secuenciación masiva.

sábado, 5 de septiembre de 2015

La importancia de barcodearse

por Owen S. Wangensteen

Cuando, en 2003, el biólogo canadiense Paul Hebert propuso la creación de una base de datos pública de secuencias cortas, con el fin de identificar muestras biológicas a partir únicamente de estos fragmentos (DNA-barcodes), no encontró la respuesta unánime que podríamos esperar hoy en día. Los detractores fueron muchos e hicieron bastante ruido (científico). Según Laurence Packer, los artículos científicos publicados entre 2004 y 2.007 criticando y oponiéndose al DNA-barcoding fueron más numerosos (y más citados) que los artículos escritos por los pioneros del barcoding que apoyaron la idea. Entonces, ocurrió un milagro: al ir creciendo las bases de datos públicas, el DNA-barcoding empezó a demostrar su utilidad de una gran variedad de formas. Desde cuestiones de taxonomía básica largamente disputadas hasta medicina forense, pasando por ecología fluvial, ciencias agrícolas, control de brotes de enfermedades, seguridad alimentaria o conservación de la biodiversidad, todos se aprovecharon del DNA-barcoding de maneras que muy pocos habrían imaginado tan sólo unos años antes.

Las reticencias se basaban principalmente en falsas preocupaciones y algunos miedos ancestrales. Los taxónomos morfológicos argumentaban que ninguna pequeña secuencia podría reemplazar sus meticulosas observaciones y concienzudas interpretaciones morfológicas mientras, en su interior, temían perder sus puestos de trabajo. Los genetistas avisaban de que los genomas eran demasiado complejos para ser reducidos a sólo una secuencia de trescientos pares de bases. Los ecólogos creían que los métodos moleculares eran demasiado caros y quedaban más allá de su campo de experiencia. Todos estaban equivocados.

El DNA-barcoding no pretende (y nunca va a) reemplazar a los taxónomos. Como mucho, el DNA barcoding reemplazará a las claves de identificación tradicionales (¡que, probablemente, estaban ya condenadas a desaparecer de todos modos!). Las claves de identificación suelen ser una pesadilla incluso para los taxónomos expertos y son completamente inútiles para grupos que incluyan miles o decenas de miles de especies. El DNA-barcoding sólo facilitará el trabajo de los taxónomos, que aún son necesarios (de hecho, más necesarios que nunca) para identificar especímenes problemáticos. Dadas las estimaciones para el número total de especies existentes y el ritmo actual de descripción de nuevas especies, necesitaremos taxónomos, al menos, durante los próximos 500 años, o probablemente mucho más. Esto es más de lo que la mayoría de los científicos que trabajan en otras áreas del conocimiento estarían dispuestos a apostar.

Es cierto que los genomas de los organismos no modelo son grandes monstruos de enorme complejidad a la espera de ser domados. Pero lo cierto es que todo lo que se necesita para la identificación inequívoca de la especie a la que pertenece un espécimen es un fragmento de sólo unos pocos cientos de pares de bases de una región variable del genoma (¡en la mayoría de los casos, basta con sólo 200 pares de bases!). El ADN mitocondrial y, en concreto, el gen de la citocromo oxidasa I (COI) ha demostrado su utilidad para esta tarea en muchos grupos de organismos (incluyendo los animales; otros genes son más utilizados en el caso de plantas u hongos). Si las secuencias sólo se quieren para fines de identificación, lo único que se necesita es secuenciar 200 pares de bases de COI. Rápido y fácil.

Y barato. Los costes de secuenciación no han hecho más que caer en picado desde hace tres décadas y se prevé que sigan disminuyendo día a día. Las increíbles tecnologías de secuenciación que crecieron bajo el gran paraguas del Proyecto Genoma Humano ya han llegado a los laboratorios de tamaño medio. Hoy en día, secuenciar el DNA-barcode de un espécimen desconocido es algo que un estudiante de biología de primer año podría realizar durante su primera práctica de laboratorio. Los costes y la complejidad ya no sirven de excusa.

Recientemente, comprendí la importancia fundamental del DNA-barcoding (es decir, la necesidad urgente de obtener las secuencias de tantas especies como sea posible y depositarlas en una base de datos pública tan pronto como se pueda) cuando empecé a analizar los datos de secuenciación masiva de muestras recogidas en comunidades marinas de fondos duros en los Parques Nacionales españoles de Islas Atlánticas y Cabrera. Este tipo de estudios son cruciales para entender cómo están cambiando las comunidades marinas (y están cambiando, seguramente, a un ritmo más rápido del que nos pensamos). Tenemos que obtener datos de estas comunidades y caracterizarlas tan rápido como podamos, si es que queremos ser capaces de detectar cualquier cambio en un futuro próximo, antes de que sea demasiado tarde. La forma sensata de hacerlo es utilizar el metabarcoding. Es decir: recoger la muestra dentro de una bolsa, mezclarla con una batidora, extraer el ADN de todos los organismos presentes en la mezcla, utilizar este ADN para amplificar un marcador genético adecuado (COI suele ser la mejor opción) y, por último, tratar de comparar los millones de secuencias que se obtienen con el contenido de las bases de datos públicas de barcodes, con el fin de identificar las especies presentes en las muestras (y, probablemente, su abundancia, aunque esa es otra historia de la que escribiré algún otro día). Los primeros pasos de este procedimiento resultan ser sorprendentemente fáciles. Curiosamente, es la última etapa de identificación la que actualmente está limitando la utilidad de esta técnica. Tenemos literalmente millones de secuencias diferentes de COI, que representan toda la biodiversidad oculta en nuestras muestras, pero sólo somos capaces de identificar (asignar un nombre de especie) un pequeño porcentaje de estas secuencias. Las bases de datos de barcodes de organismos marinos no están tan desarrolladas como las de especies terrestres. Los organismos pequeños y microscópicos están mucho menos representados en las bases de datos que los grandes y macroscópicos. Un porcentaje sorprendentemente alto de la diversidad marina está aún por describir, incluso en los ecosistemas poco profundos del Mediterráneo o del Atlántico europeo, que han sido ampliamente estudiados por los biólogos marinos, al menos desde Aristóteles.

Si queremos empezar a entender los cambios en la biodiversidad que están ocurriendo en estos momentos en nuestros apreciados ecosistemas marinos, es necesario que llevemos a cabo la titánica tarea de secuenciar los DNA-barcodes de la mayor cantidad posible de especies marinas y que compartamos esta información en bases de datos públicas. Estoy seguro de que el metabarcoding pronto se convertirá en la principal herramienta del ecólogo marino. Tenemos que ser capaces de extraer todo su poder, mejorando nuestras bases de datos hasta que los principales huecos estén rellenos. Esta no es tarea para una persona o un pequeño grupo de personas. Dado el abrumador número de especies marinas diferentes, ésta ha de ser una tarea para varios cientos de taxónomos marinos, trabajando en conjunto desde todas las partes del Mundo, identificando especies de los distintos grupos, secuenciando, mejorando clasificaciones, compartiendo información, y no esperando obtener por ello mayor recompensa que el placer de ayudar a otros biólogos marinos en la realización de la mayor (y más útil) empresa de taxonomía marina de todos los tiempos.

Como dijo Harry Truman, es increíble lo que se puede lograr cuando no te importa quién se lleve el crédito.


Comparación entre el DNA-barcoding y el metabarcoding, diferentes técnicas para estudiar la biodiversidad. Mientras el barcoding se usa para identificar individuos, el metabarcoding permite analizar comunidades enteras, gracias a la potencia de las nuevas tecnologías de secuenciación.

Referencias:
Hebert et al. 2003. Biological identifications through DNA barcodes. Proc. R. Soc. Lond. B 270, 313–321. doi: 10.1098/rspb.2002.2218

lunes, 10 de agosto de 2015

Metabarpark en la 6ª Conferencia Internacional sobre Barcode of Life

Nuestro proyecto estará presente en la 6ª Conferencia Internacional sobre Barcode of Life que tendrá lugar en Guelph (Canadá) del 18 al 21 de Agosto de 2015. Nuestro investigador, Owen S. Wangensteen, presentará nuestros nuevos avances en el desarrollo de aplicaciones bioinformáticas para estudiar la biodiversidad de los fondos marinos rocosos con un nivel de detalle que nunca antes se había podido alcanzar.


lunes, 15 de junio de 2015

Trabajando con el segundo gen

En Marzo recibimos los resultados de la carrera de Illumina realizada para secuenciar las muestras que amplificamos para el gen COI. Por desgracias, la calidad de las secuencias no era buena y tuvimos que descartar muchas de ellas. Ello nos llevó a pedir una repetición de la carrera con un protocolo nuevo para preparar las librerías genéticas. La empresa Fasteris hizo honor a sus compromisos y repitió la carrera sin cargo. Los resultados de esta segunda carrera llegaron en Mayo, y esta vez la mayor parte de secuencias pudieron ser utilizadas.

Con otros 14 millones de secuencias para trabajar, estamos aún ajustando los programas para las especificidades de este gen. Hemos construido una nueva base de datos genética de referencia usando la base del Barcode Of Life Data (BOLD) systems. Esperamos tener los resultados del COI en breve!

Actividades recientes de divulgación de Metabarpark

Estamos comprometidos con las tareas de divulgación de nuestras actividades a gestores, investigadores, y al público en general. Por ello hemos realizado una serie de actividades de diseminación que queremos compartir:

# En la última edición del Festival Internacional Pint of Science, que pretende comunicar la ciencia al público en el ambiente relajado y divertido de los bares, Xavier Turon presentó una charla (cerveza en mano, por supuesto) en el bar Cara B del barrio de Gràcia en Barcelona el día 18 de mayo. La charla se titulaba "utilitzant la genètica per desxifrar l'enigma de la Biodiversitat", y una buena parte se centraba en los resultados de Metabarpark. El Cara B estaba a tope, con gente en la calle y todo!

http://pintofscience.es/event/barcelona-cara-b-falta-2/

Cartel anunciando el Festival
# Igualmente, Xavier Turon hizo una presentación sobre el proyecto a los gestores y técnicos superiores del Organismo Autónomo Parques Nacionales (OAPN), que financia Metabarpark, en Madrid el día 22 de mayo.

# Owen Wangensteen participó en el XV International Echinoderm Conference en Playa del Carmen, México (25-29 de mayo), y presentó una comunicación oral sobre la aplicabilidad del metabarcoding para equinodermos, resultante en buena parte de los resultados del proyecto: "Metabarcoding of echinoderms, promises and pitfalls".

# Xavier Turon realizó una estancia de dos semanas en el National Oceanography Centre (NOC) en Southampton, durante las cuales realizó muestreos y redactó artículos con colegas. La sesión del "Friday Seminars" del día 5 de junio fue a su cargo, y en ella presentó la charla "Biodiversity crisis and the taxonomic impediment: what the genetic metabarcoding of marine communities has to offer", donde explicó los resultados principales de Metabarpark.