From port to ballast water: application of ADN metabarcoding of shipborne biodiversity

Abstract

El transporte marítimo es uno de los vectores más importantes en la introducción y dispersión de especies alóctonas, algas tóxicas y patógenos al rededor del mundo. Miles de organismos, de gran diversidad son transportados diariamente en tanques de agua de lastre o incrustados en el casco de buques y acaban siendo liberados en puertos o en nuevos entornos. Estos puertos a menudo proporcionan hábitats adecuados para el asentamiento de especies y se consideran "puntos calientes" en la introducción de especies alóctonas. El Convenio Internacional para el Control y la Gestión del Agua de Lastre y los Sedimentos de los buques (Convenio BWM) que desde el 2017 está vigente, se adoptó el 2004 con el fin de prevenir, reducir y controlar la introducción de especies alóctonas transportadas por las aguas de lastre. La monitorización de la biodiversidad en las aguas de lastre y en puertos es esencial para el convenio, pero hasta el momento la monitorización se ha basado en la identificación morfológica de organismos, actividad que resulta costosa económicamente y en tiempo. El objetivo general de la tesis es facilitar dicha monitorización explorando la utilidad de las herramientas genéticas como métodos coste-efectivos que podrían integrarse en la investigación y en la gestión de la diversidad de especies asociadas al transporte marítimo. De la evaluación de diversas herramientas genéticas aplicadas a las aguas de lastre y de la investigación en puertos se extrae que el uso del ADN ambiental (ADNa, trazas de ADN liberados en el medio ambiente en forma de células, heces, piel, saliva, moco, ...) y el metabarcoding (asignación taxonómica de individuos de una muestra ambiental basada en sus secuencias de ADN) se distinguen, en esta tesis, como dos posibles catalizadores para proporcionar datos biológicos al Convenio BWM. Los dos casos de estudio demuestran la eficiencia y las limitaciones de estas herramientas para la monitorización de la biodiversidad en las aguas de lastre y en los puertos. Dichos casos revelan la presencia de especies alóctonas ya documentados con anterioridad, pero además ponen de manifiesto su capacidad para detectar nuevas especies. Es más, esta tesis destaca la importancia de definir protocolos de muestreo inclusivos que consideren la variabilidad espacial y temporal de las comunidades y que se basen en métodos de muestreo adecuados para descubrir todos los taxones presentes en las aguas de lastre y en los puertos. En particular, se resalta que el uso conjunto de ADNa y el metabarcoding sólo pudo detectar un subconjunto de toda la biodiversidad encontrada en los hábitats del puerto, lo que hace pensar que el binomio ADNa metabarcoding podría presentar limitaciones a la hora de convertirse en una posible sustitución de metabarcoding realizada con métodos de muestreo convencionales (por ejemplo, redes de plancton, toma de sedimentos, placas de asentamiento). Sin embargo, el ADNa resulta muy prometedor para el monitoreo de las aguas de lastre de los buques, ya que las características del agua y la gestión asociada (cambio de agua de lastre o tratamiento de agua de lastre) pueden detectarse con este método de muestreo. En general, se concluye que la tesis ha proporcionado nuevos conocimientos sobre las ventajas e inconvenientes de aplicar estas herramientas en la identificación de especies asociadas al transporte marítimo y así proporcionar datos biológicos para el Convenio BWM. Estos nuevos conocimientos incluyen la creación de directrices para realizar estudios de referencia biológica de los puertos con la herramienta ADN metabarcoding y la exploración de la aplicabilidad del ADNa metabarcoding para el monitoreo del agua de lastre.