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El código de barras de ADN en la evaluación de la dieta es el uso de códigos de barras de ADN para analizar la dieta de organismos. [1] [2] y además detectar y describir sus interacciones tróficas . [3] [4] Este enfoque se basa en la identificación de las especies consumidas mediante la caracterización del ADN presente en las muestras dietéticas, [5] por ejemplo, restos de alimentos individuales, regurgitaciones, muestras intestinales y fecales, cuerpo homogeneizado del organismo huésped, diana del estudio de la dieta (por ejemplo, con todo el cuerpo de insectos [6] ).

El enfoque de secuenciación del ADN que se adopte depende de la variedad de la dieta del consumidor objetivo. Para los organismos que se alimentan de una o sólo unas pocas especies, se pueden utilizar las técnicas tradicionales de secuenciación de Sanger . Para las especies polífagas con elementos de la dieta más difíciles de identificar, es concebible determinar todas las especies consumidas utilizando la metodología NGS . [7]

Los marcadores de código de barras utilizados para la amplificación diferirán según la dieta del organismo objetivo. Para las dietas de herbívoros , los loci de códigos de barras de ADN estándar diferirán significativamente según el nivel taxonómico de la planta . [8] Por lo tanto, para identificar tejido vegetal a nivel de familia o género taxonómico , se utilizan los marcadores rbcL y trn-L-intrón , que difieren de los loci ITS2 , matK , trnH-psbA (espaciador intergénico no codificante) utilizados para identificar la dieta. elementos por género y especienivel. [9] Para las presas animales, los marcadores de códigos de barras de ADN más utilizados para identificar las dietas son el citocromo C oxidasa ( COI ) y el citocromo b ( cytb ) mitocondrial . [10] Cuando la dieta es amplia y diversa, la codificación de metabarras de ADN se utiliza para identificar la mayoría de los artículos consumidos. [11]

Ventajas [ editar ]

Un beneficio importante del uso de códigos de barras de ADN en la evaluación de la dieta es la capacidad de proporcionar una alta resolución taxonómica de las especies consumidas. [12] De hecho, en comparación con el análisis morfológico tradicional, el código de barras de ADN permite una separación más fiable de taxones estrechamente relacionados, lo que reduce el sesgo observado. [13] [14] Además, los códigos de barras de ADN permiten detectar elementos blandos y muy digeridos, no reconocibles mediante identificación morfológica. [15] Por ejemplo, los arácnidos se alimentan de cuerpos predigeridos de insectos u otros animales pequeños y su contenido estomacal está demasiado descompuesto y morfológicamente irreconocible utilizando métodos tradicionales como la microscopía . [dieciséis]

Al investigar la dieta de los herbívoros, la codificación de metabarras de ADN permite la detección de elementos vegetales altamente digeridos con un mayor número de taxones identificados en comparación con la microhistología y el análisis macroscópico. [17] [18] Por ejemplo, Nichols et al. (2016) destacaron la precisión taxonómica de la codificación de metabarras en el contenido del rumen , con un promedio del 90% de las secuencias de ADN identificadas a nivel de género o especie en comparación con el 75% de los fragmentos de plantas reconocidos con macroscopía. Además, otra ventaja probada empíricamente de la codificación de metabarras en comparación con los métodos tradicionales que consumen mucho tiempo, implica una mayor rentabilidad. [19] Por último, con su excelente resolución, los códigos de barras de ADN representan una herramienta crucial enmanejo de la vida silvestre para identificar los hábitos alimentarios de especies y animales en peligro de extinción que pueden causar daños en la alimentación al medio ambiente. [20]

Desafíos [ editar ]

Con los códigos de barras de ADN no es posible recuperar información sobre el sexo o la edad de las especies de presa, lo que puede ser crucial. Esta limitación de todos modos se puede superar con una etapa adicional en el análisis mediante el uso de polimorfismo del microsatélite y la amplificación del cromosoma . [21] [22] Además, el ADN proporciona información detallada de los eventos más recientes (por ejemplo, 24 a 48 horas) pero no puede proporcionar una perspectiva dietética más larga a menos que se realice un muestreo continuo. [23] Además, cuando se utilizan cebadores genéricosque amplifican las regiones de 'código de barras' de una amplia gama de especies alimentarias, el ADN del huésped amplificable puede superar en gran medida la presencia de ADN de presa, lo que complica la detección de presas. Sin embargo, una estrategia para prevenir la amplificación del ADN del huésped puede ser la adición de un cebador de bloqueo específico del depredador . [24] [25] [26] De hecho, el bloqueo de cebadores para suprimir la amplificación del ADN depredador permite la amplificación de los otros grupos de vertebrados y produce mezclas de amplicones que son predominantemente ADN alimentario. [27] [28]

A pesar de la mejora de la evaluación de la dieta a través de códigos de barras de ADN, el consumo secundario (presa de la presa, parásitos, etc.) todavía representa un factor de confusión. De hecho, algunas presas secundarias pueden resultar en el análisis como presas primarias, introduciendo un sesgo . Sin embargo, debido a una biomasa total mucho más baja y a un mayor nivel de degradación, el ADN de la presa secundaria podría representar solo una pequeña parte de las secuencias recuperadas en comparación con la presa primaria. [29]

La interpretación cuantitativa de los resultados de los códigos de barras de ADN no es sencilla. [30] Ha habido intentos de utilizar el número de secuencias recuperadas para estimar la abundancia de especies de presas en el contenido de la dieta (p. Ej., Intestino, heces). Por ejemplo, si el lobo comió más alce que jabalí, debería haber más ADN de alce en su intestino y, por lo tanto, se recuperan más secuencias de alce. A pesar de la evidencia de correlaciones generales entre el número de secuencia y la biomasa, las evaluaciones reales de este método no han tenido éxito. [31] [32] Esto puede explicarse por el hecho de que los tejidos originalmente contienen diferentes densidades de ADN y pueden ser digeridos de manera diferente. [33]

Ejemplos [ editar ]

Mamíferos [ editar ]

La dieta de los mamíferos se estudia ampliamente utilizando códigos de barras y metabarcos de ADN . Se pueden observar algunas diferencias en la metodología dependiendo de la estrategia de alimentación de la especie de mamífero objetivo, es decir, si es herbívora , carnívora u omnívora .

Para las especies de mamíferos herbívoros, el ADN generalmente se extrae de muestras de heces [34] [35] [36] [37] o del contenido del rumen recolectado de animales muertos en la carretera o animales sacrificados durante la caza regular. [38] Dentro de los códigos de barras de ADN, el enfoque trn L se puede utilizar para identificar especies de plantas mediante el uso de un fragmento muy corto pero informativo de ADN del cloroplasto (bucle P6 del intrón trnL del cloroplasto (UAA) ). [39] Potencialmente, esta aplicación es aplicable a todas las especies herbívoras que se alimentan de angiospermas y gimnospermas [39] Alternativamente al trnEn el enfoque L, los marcadores rbcL , ITS2 , matK , trnH-psbA pueden usarse para amplificar especies de plantas.

Cuando se estudian pequeños herbívoros con un estilo de vida críptico, como los ratones de campo y los lemmings , el código de barras de ADN de las plantas ingeridas puede ser una herramienta crucial que brinda una imagen precisa de la utilización de los alimentos. [40] Además, la resolución fina en la identificación de plantas obtenida con códigos de barras de ADN permite a los investigadores comprender los cambios en la composición de la dieta a lo largo del tiempo y la variabilidad entre los individuos, como se observa en la gamuza alpina (Rupicapra rupicapra). [41] Entre octubre y noviembre, al analizar la composición de las heces mediante códigos de barras de ADN, la gamuza alpina mostró un cambio en las preferencias dietéticas. Además, se observaron diferentes categorías de dietas entre los individuos dentro de cada mes. [42]

Heces de lobo (Canis lupus) recolectadas en Suecia

Para los carnívoros, el uso de enfoques no invasivos es crucial, especialmente cuando se trata de especies esquivas y en peligro de extinción . La evaluación de la dieta a través de códigos de barras de ADN de las heces puede tener una mayor eficiencia en la detección de especies de presas en comparación con el análisis de la dieta tradicional, que se basa principalmente en la identificación morfológica de restos duros no digeridos en las heces. [43] Estimando la diversidad de la dieta de vertebrados del gato leopardo ( Prionailurus bengalensis ) en Pakistán, Shehzad et al. (2012) identificaron un total de 18 taxones de presas utilizando códigos de barras de ADN en las heces. Se informaron ocho taxones de aves distintos, mientras que estudios previos basados ​​en métodos convencionales no identificaron ninguna especie de ave en la dieta del gato leopardo.[44] Otro ejemplo es el uso de códigos de barras de ADN para identificar restos blandos de presas en el contenido del estómago de depredadores, por ejemplo, focas grises ( Halichoerus grypus ) y marsopas comunes ( Phocoena phocoena ). [45]

La codificación de metabarras de ADN es un cambio de juego para el estudio de dietas complejas, como para los depredadores omnívoros , que se alimentan de muchas especies diferentes de origen vegetal y animal. [46] [47] Esta metodología no requiere conocimientos sobre los alimentos que consumen los animales en el hábitat que ocupan. [48] En un estudio sobre la dieta del oso pardo ( Ursus arctos ), la codificación de metabarras de ADN permitió la reconstrucción precisa de una amplia gama de elementos taxonómicamente diferentes presentes en las muestras fecales recolectadas en el campo. [49]

Aves [ editar ]

Pescado [ editar ]

Artrópodos [ editar ]

Ver también [ editar ]

  • Código de barras de ADN de pescado
  • Código de barras de ADN de macroinvertebrados acuáticos
  • Código de barras de ADN microbiano
  • Código de barras de ADN de algas
  • Código de barras de ADN de polen

Referencia [ editar ]

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