Problema profundo: en la búsqueda de carpa asiática, los científicos encuentran ADN, controversia

David Lodge de la Universidad de Notre Dame (izquierda) ayudó a crear una técnica basada en la genética para rastrear la escurridiza carpa asiática. Aquí observa cómo Joel Corush, un técnico de investigación, filtra una muestra de agua en busca de rastros reveladores de ADN. gary portero

Este informe se publicó originalmente el 21 de agosto de 2012. Forma parte de la serie "Deep Trouble".

Un estanque de peces en Missouri revela cuán sigilosas pueden ser las carpas asiáticas.

Tal vez de un acre de tamaño, el estanque había sido abastecido con bagres, lubinas y mojarras azules. El propietario lo estaba llenando de comida para peces, pero los peces parecían estar hambrientos. Entonces, a principios de 2010, el propietario llamó a un consultor.

"Salieron con equipo de pesca eléctrica, atraparon algunos peces y los observaron", dijo Duane Chapman, uno de los principales expertos en carpas asiáticas del país y biólogo del Servicio Geológico de EE. UU. "Los peces estaban demacrados y él no sabía por qué. Dijo: 'Hay algo mal aquí. Tenemos que empezar de nuevo'". Trajeron rotenona y mataron por completo el estanque".

Durante la semana siguiente, aparecieron los cadáveres podridos de unas 300 carpas cabezonas. Los más pequeños pesaban 20 libras. Los grandes eran un border collie del tamaño de 35 libras. La carpa asiática envenenada, explicó Chapman, es diferente de muchas especies de peces en que normalmente no salen a la superficie a menos que el agua esté lo suficientemente caliente como para que se acumulen gases en sus vientres, un proceso que puede llevar una semana.

"Fue bastante sorprendente que pudiera haber tanta carga en un estanque pequeño", dijo Chapman.

Resultó que una década antes, el propietario anterior había llenado el estanque con cabezonas. Habían florecido justo delante de las narices del nuevo propietario, que había olido el problema, pero no podía ver nada.

David Lodge es uno uno de los principales expertos en especies invasoras del país y en los últimos años se ha ganado la reputación de ser un científico que no se contenta con ver que su trabajo se llena de polvo en los estantes de las bibliotecas. El hombre de 54 años con anteojos y una melena negra propia de un hombre más joven todavía tiene un poco del acento sureño de su infancia en Alabama, pero pronuncia sus palabras de una manera tan precisa que es fácil imaginarlo como el naturalista en ciernes que recuerda ser de niño.

"Yo era uno de esos niños que estaba fascinado con la naturaleza desde el primer momento", dijo en su oficina en el Parque de Innovación de la Universidad de Notre Dame, un nuevo y reluciente edificio del campus donde los escaneos de huellas dactilares abren puertas cerradas. "Pasé todos mis momentos de ocio removiendo rocas en los arroyos y nadando, haciendo esnórquel, pescando, atrapando ranas, serpientes y tortugas y cualquier otra cosa que pudiera atrapar... Pasé mi tiempo libre adentro leyendo guías de campo. Esa no es la actividad promedio de un adolescente Pero estaba más feliz haciendo eso que jugando béisbol".

Lodge pensó en estudiar historia cuando llegó a la universidad, "pero al final creo que fue bastante claro para los demás, aunque no siempre lo fue para mí, que me encantaba la biología".

Ese amor lo llevó a la Universidad de Oxford como becario Rhodes. Luego se desempeñó como presidente del Consejo Asesor de Especies Invasoras del presidente Bill Clinton y creó la Iniciativa de Cambio Ambiental de Notre Dame, un equipo de investigadores universitarios que intenta informar las decisiones de política pública sobre temas ambientales candentes, como las especies invasoras y el cambio climático.

Cruzar la línea de la investigación académica pura a la política pública no es algo que hizo a la ligera, porque al comienzo de su carrera no se consideraba aceptable.

“Cuando escribiste propuestas para obtener investigaciones que respaldaran tu trabajo, no las expresaste en términos de los problemas que ibas a resolver en el mundo”, dijo. "Los expresaste en términos de entusiasmo intelectual y nuevas ideas".

Pero esa línea se ha desdibujado en los últimos años, y hoy en día el trabajo de Lodge está a menudo en el centro de algunos de los debates políticos y ecológicos más espinosos de la región. Ha investigado para predecir qué especies tienen más probabilidades de invadir los Grandes Lagos si se permite que los barcos continúen descargando agua de lastre contaminada; ha tratado de ponerle precio al costo anual de las especies invasoras en los Grandes Lagos (un estimado de $200 millones); Ha trabajado prediciendo qué especies de peces de agua dulce tienen más probabilidades de extinguirse debido al cambio climático.

A caballo entre los mundos de la política y la ciencia nunca ha sido un ejercicio cómodo para Lodge. Los mensajeros, después de todo, no solo son culpados por dar malas noticias. A veces son vilipendiados. Pero Lodge siempre pensó que el estrés de defender públicamente su trabajo en los medios y ante los responsables políticos era el precio que pagaba por hacer ciencia que importaba.

Para el verano de 2009, con la carpa asiática avanzando hacia los Grandes Lagos y los funcionarios federales desesperados por encontrar a alguien que pudiera mostrarles exactamente dónde estaba el "borde de ataque" de la invasión, ese precio estaba a punto de explotar.

Las habilidades de Lodge como ecologista y su voluntad de meterse en temas complicados lo convirtieron a él y a sus colegas en una opción lógica hace unos años cuando un grupo de expertos financiado por la mayoría de los estados de los Grandes Lagos otorgó a su laboratorio una subvención para desarrollar una prueba basada en la genética para identificar especies invasoras que hacen autostop en los lagos en los tanques de lastre de los cargueros de ultramar.

Los investigadores encargados de hacer cumplir la ley han estado usando análisis de ADN durante más de dos décadas para poner a los malos tras las rejas. Estas huellas dactilares genéticas se pueden obtener de casi cualquier cosa que el cuerpo humano arroja: manchas de piel, hilos de saliva, gotas de semen, astillas de uñas de los pies.

A partir de ese material, los científicos pueden aislar e identificar las moléculas que forman el ADN de un individuo, la famosa doble hélice. Cada minúscula escalera retorcida se compone de miles de millones de peldaños construidos a partir de cuatro tipos de sustancias químicas, llamadas nucleótidos. El ADN es una herramienta forense tan poderosa porque el orden de estos miles de millones de peldaños, cada uno compuesto por dos nucleótidos entrelazados, es único para cada individuo. Los científicos se concentran en secuencias relativamente cortas de nucleótidos en una pieza de ADN humano para ver si el material genético recolectado de la escena del crimen coincide con el ADN tomado de un sospechoso.

Pero este proceso de identificación genética también funciona a nivel de especie; todas las carpas plateadas, por ejemplo, comparten una secuencia idéntica de nucleótidos en varios lugares de su ADN.

No fue un gran salto para el equipo de Notre Dame darse cuenta de que su idea de implementar pruebas de ADN para detectar especies en tanques de lastre también podría funcionar en la cacería a ciegas del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU. para encontrar peces en los flujos turbios del Canal Sanitario y de Navegación de Chicago. Este tipo de análisis ya lo había realizado a menor escala un investigador italiano que usó ADN para encontrar ranas toro americanas en estanques europeos.

Funciona porque los peces y otras formas de vida acuática arrojan células constantemente en cosas como la mucosidad, la orina y las heces. Esas células tienden a permanecer suspendidas en el agua, y eso significa que cada pez deja a su paso un rastro genético. Ese rastro se puede rastrear filtrando todo el ADN de todas las diferentes especies que han dejado una parte de sí mismas en una muestra de agua.

Una vez que se aísla esa pila de ADN, los técnicos de laboratorio la colocan en un tubo de ensayo y le agregan algunos marcadores genéticos diseñados con precisión, llamados cebadores, que están diseñados para unirse solo al ADN de la especie objetivo. También se agrega a la mezcla una mezcla con nucleótidos flotantes y luego se calienta la muestra. El calor deshace las hélices de ADN de todas las especies filtradas de la muestra de agua original.

Si alguno de los ADN de las especies objetivo está presente, los cebadores se adhieren a cada hélice separada a medida que la muestra se enfría. Eso inicia una reacción similar a una cremallera en la que una enzima que se agrega a la muestra une los nucleótidos que flotan libremente a cada hebra de ADN original. De repente, una pieza de ADN se ha convertido en dos. El proceso se repite docenas de veces para que incluso una sola pieza de ADN se pueda replicar más allá de mil millones, hasta el punto de que el ADN objetivo se puede ver como un brillo bajo una luz ultravioleta cuando se agrega otro químico.

Una pieza de ADN no sería suficiente para identificar una especie en una muestra, ni tampoco 100.000. Pero una vez que obtienes mil millones o más, emerge un brillo visible.

Ahora tus ojos pueden ver peces de una manera que nadie podría ver.

Todo funcionó maravillosamente en el laboratorio de Notre Dame, pero el equipo de Lodge sabía que había una gran diferencia entre aislar el ADN que flotaba en acuarios y tamizarlo de un río que fluye libremente. A principios de 2009, el personal de Lodge estaba listo para intentarlo.

En una reunión de enero en el centro de Chicago entre los investigadores que guían la operación de la barrera eléctrica para peces del Cuerpo del Ejército, ubicada en el canal de Chicago a unas 35 millas río abajo del lago Michigan, uno de los asistentes de Lodge llevó a un biólogo del Cuerpo del Ejército a un rincón tranquilo. Él le dijo que creía que habían resuelto el problema de filtrar e identificar el ADN de la carpa asiática en aguas abiertas. Y pensó que podría aplicarse en el canal de Chicago. Ella llevó la idea a sus jefes y obtuvo el visto bueno.

Andy Mahon, ecólogo y experto en genética de la Universidad Central de Michigan que trabajaba en el laboratorio de Lodge en ese momento, recuerda la miserable mañana de la primavera de 2009 cuando él y un colega dieron una vuelta a su nueva herramienta en el fangoso río Illinois, crecido en primavera. Supusieron que si el ADN no aparecía en un lugar conocido por su abundancia de carpas asiáticas, no tenía sentido tratar de detectarlo donde podría haber solo un puñado de peces.

Los dos pasaron la mañana congelándose las manos llenando botellas de plástico de 2 litros, pero la emoción que habían sentido semanas antes en el laboratorio se desvaneció con el río color caramelo. ¿Cómo podrían encontrar, en toda esta agua, meras moléculas de pescado? Mahon regresó a South Bend con el espíritu tan helado como los huesos de los dedos.

"Ninguno de nosotros pensó que este proceso, para nosotros, iba a funcionar", dijo Mahon.

Mahon estaba solo en su laboratorio analizando las muestras unos días después cuando vio el brillo revelador. Corrió por el pasillo en busca de Lodge y los demás.

"Conmocionado", así describió su reacción colectiva.

El equipo decidió mover la prueba lentamente río arriba, hacia áreas donde se sabía que el número de carpas era menor.

"Desarrollamos la herramienta y la probamos de la mejor manera que pudimos: en el laboratorio y en el campo de manera preliminar", dijo Lodge. "Pero para desarrollar nuestra propia confianza y la confianza de los demás, queríamos comenzar en lugares donde todos estuvieran de acuerdo en que había peces. Entonces, la estrategia general fue comenzar hacia el sur y avanzar hacia el norte (hacia la barrera), porque todo el La idea era identificar dónde estaba el borde de ataque del frente de invasión".

Cuando el mayor general John Peabody, el jefe de la región de los Grandes Lagos del Cuerpo de Ejército en ese momento, se enteró de lo que estaban haciendo, solicitó una reunión cara a cara con los científicos de Notre Dame.

En el verano de 2009, Peabody y su personal se presentaron en Rosie's Family Restaurant, justo al final de la calle de la barrera eléctrica para peces, en un rincón arenoso de los suburbios del suroeste de Chicago. El general y el personal llegaron vestidos de combate (pantalones camuflados metidos en botas con cordones altos) para interrogar a uno de los colegas de Lodge sobre lo que el equipo de Notre Dame estaba tratando de hacer.

Peabody se plantó en la cabecera de una mesa con el científico de Notre Dame a su lado (Lodge tenía una clase que dar), y el personal del general se dispersó, algunos de pie, otros sentados en la mesa.

Se desplegó un mapa. Los sobres de azúcar se usaban para representar cosas como peces, barreras y botes. En ocasiones, fue una cumbre incómoda entre militares que exigían respuestas claras, sí o no, y un científico que se gana la vida en el lugar borroso al borde del conocimiento humano.

La tripulación del Lodge supo todo el tiempo que se estaba metiendo en aguas turbias. Por un lado, la técnica específica que desarrolló para cazar carpas asiáticas en los ríos no se había publicado en ese momento en una revista científica, lo que significaba que no había sido validada de forma independiente por otros científicos.

Es más, el análisis de ADN no puede indicar nada sobre el número de peces, su ubicación precisa (el ADN se desplaza con la corriente), cuánto tiempo ha estado exactamente el material genético en el río o incluso cómo podría haber llegado allí. Pero Peabody estaba decidido a averiguar si los peces estaban presionando su nueva barrera. Debido a la preocupación por la formación de arcos eléctricos entre las barcazas, la barrera en ese momento solo funcionaba a una cuarta parte de su fuerza diseñada. Si el general pudiera demostrar que el pescado había llegado, eso podría justificar subir el voltaje. Peabody escuchó lo suficiente ese día para estar convencido de que el ADN era la mejor herramienta que tenía para encontrar el pez.

El equipo de Notre Dame continuó hacia el norte en sus pruebas y continuó encontrando evidencia del pez.

En diciembre de 2012, el reportero Dan Egan analizó en profundidad los esfuerzos para separar las cuencas de los Grandes Lagos y el río Mississippi.

En septiembre de 2009, informó sobre el ADN de la carpa asiática a unas 10 millas río arriba de lo que nunca se había visto el pez. Si las pruebas de ADN eran correctas, la carpa asiática había pasado por la última esclusa de navegación antes de la barrera eléctrica.

Las esclusas de navegación son elevadores hidrológicos que permiten a los barcos eludir una presa. Aunque una esclusa no está diseñada específicamente para detener a los peces, es un obstáculo complicado porque un pez tiene que acompañar a un bote a la cámara de la esclusa y salir con él una vez que se levanta el bote y se abren las compuertas de la esclusa. Piense en una cucaracha que usa un ascensor para migrar desde el sótano de un edificio hasta el último piso; muchas cosas tienen que salir bien para que eso suceda. Entonces un compañero tiene que hacer el viaje. Luego tienen que encontrarse, así como un lugar seguro y apropiado para poner sus huevos.

El general podría no haber estado contento con la nueva inteligencia de que al menos un pez aparentemente había roto la última cerradura antes de la barrera eléctrica. Pero al menos esta nueva herramienta parecía funcionar exactamente como él esperaba. Como un par de gafas de visión nocturna, había iluminado a un enemigo previamente invisible y eso le dio la oportunidad de contraatacar.

A medida que los resultados positivos de ADN avanzaban río arriba, Peabody duplicó el voltaje de la barrera a dos voltios por pulgada, todavía solo la mitad de su fuerza diseñada, pero un aumento que ayudaría a repeler a las carpas asiáticas más pequeñas que requieren una sacudida más grande que los peces más grandes.

El equipo de Notre Dame siguió adelante con su muestreo. Lodge no planeó detenerse hasta que llegó a un área del río donde todas las muestras no mostraron rastros de ADN. "El punto", dijo, "es ir a donde obtuvimos todos los ceros y, por supuesto, todos, incluidos nosotros, esperábamos que todos los ceros ocurrieran debajo de la barrera".

Lo que Lodge ahora llama "las dificultades" comenzó cuando las muestras comenzaron a mostrar regularmente evidencia de carpa en lugares donde el pez había sido previamente indetectable; cuando abrieron los ojos de todos a la inmediatez de la amenaza ecológica que enfrentan los Grandes Lagos.

El 18 de noviembre de 2009, a las 7:48 am, Lodge envió un correo electrónico notificando a los oficiales del Cuerpo del Ejército que las muestras de agua más allá de la barrera dieron positivo para la carpa asiática. No era un memorando que Lodge quisiera escribir, y dijo que se quedó con una sensación distinta cuando llegó el momento de presionar el botón de enviar.

"Me hizo sentir un poco enferma".

Esta historia se basa en una investigación compilada desde 2006. Involucró más de 100 entrevistas y se basa en una revisión de miles de páginas de documentos, incluidos documentos judiciales, informes gubernamentales, trabajos de investigación científica y materiales de archivo.