La megadiversidad acuática amazónica necesita ser inventariada para poder saber lo que existe y la cantidad que ello representa. Dicho inventario permitiría al Estado establecer el real potencial biológico, ecológico y económico en los lagos amazónicos. Tales conocimientos son muy importantes para que los decisores de política locales puedan fijar mecanismos más adecuados en el manejo sostenible y conservación de la megadiversidad acuática amazónica. No obstante, los censos convencionales en base a la captura de ejemplares serían imposibles de ser realizados en tan amplia región, por lo que existe la necesidad de utilizar otros sistemas que posibiliten inventarios exhaustivos mucho menos costosos en logística y tiempo, por ejemplo, el DNA ambiental (eDNA). Para implementar este sistema, se necesita contar bancos de secuencias nucleotídicas que sirvan de base para la identificación molecular de las especies en los diferentes grupos taxonómicos. Actualmente, menos del 50% de las especies de vertebrados amazónicos presentan secuencias nucleotídicas registradas en las bases de datos públicas, como BOLD y NCBI, existiendo grandes vacíos de información dentro de cada grupo taxonómico. Sin una base de secuencias nucleotídicas lo suficientemente grande (que abarque una buena parte de las especies descritas), confiable (caracterizaciones realizadas en base a especímenes perfectamente identificados a nivel morfológico) y diversa (secuencias de diferentes segmentos del genoma), resulta imposible implementar sistemas masivos de monitoreo de la diversidad en vertebrados amazónicos. Asimismo, sin un monitoreo exhaustivo que permita ver el potencial de biodiversidad en los lagos amazónicos, los decisores de políticas regionales y el Estado peruano no pueden manejar efectivamente estos recursos, ni asignarles un valor económico a los ecosistemas acuáticos. Entonces, la adquisición del analizador genético hará posible ampliar el conocimiento sobre la diversidad biológica en vertebrados (peces, reptiles, anfibios y mamíferos) que habitan en los lagos amazónicos a través de la generación de los bancos de secuencias genéticas (genes COI, 12S y 16S), lo cual permite identificarlos de forma inequívoca en cualquier estado de su ciclo de vida. Dicha información servirá de base para aplicar nuevas tecnologías, como el análisis del ADN, presentes en muestras de agua (eDNA) de lagos en la Amazonía peruana, permitiendo un conocimiento más profundo de la biodiversidad acuática (diversidad específica y biomasa relativa de las especies de vertebrados). El conocimiento sobre la biodiversidad que se encuentra en los lagos y ríos amazónicos facilitaría al Estado peruano, por un lado, a conservar y gestionar mejor sus recursos acuáticos y, por el otro, a valorizar económicamente estos ambientes, un deseo anhelado por los decisores de políticas a nivel nacional y local.

Objetivo general

Aumentar el conocimiento de la biodiversidad (diversidad específica y biomasa relativa) de vertebrados acuáticos en la Amazonía peruana por medio del estudio del ADN ambiental (eDNA).

Objetivo específico 1

Adquisición del equipo y puesta en marcha.

Objetivo específico 2

Caracterizar molecularmente peces, anfibios, reptiles y mamíferos de la Amazonia peruana para las cuales no existen secuencias COI, 12S y 16S en las bases de datos públicas (BOLD y NCBI).

Objetivo específico 3

Colecta de eDNA y análisis (construcción de bibliotecas, secuenciamiento masivo y bioinformática).

Descripción

Desde hace más de 30 años a nivel mundial, se utilizan herramientas moleculares para cubrir los vacíos de información e identificar especies (sistemática molecular) en ambientes naturales y cultivos. Resulta necesario, por un lado, conservar la diversidad biológica y, por el otro, potencializar el desarrollo económico de la región amazónica con un manejo y una producción sostenible de sus recursos. Por ello, es fundamental conocer la diversidad de especies en ambientes naturales, así como establecer las relaciones entre sus poblaciones (flujo de genes, estructuración poblacional y diversidad genética). En los sistemas de producción, por ejemplo, es necesario caracterizar la diversidad genética (microsatélites) de los planteles de reproductores para mejoramiento o conocer el grado de parentesco, estudiar la expresión de los genes para formular dietas más adecuadas, caracterizar los patógenos, entre otros aspectos, que hagan posible acelerar los procesos de domesticación y mejoramiento.

Con el uso del analizador genético de nueva generación AB 3500XL de 24 capilares, se va a poder generar de forma rápida y, mediante el sistema Sanger, una gran cantidad de secuencias necesarias para implementar las bases de datos pertinentes en los estudios de Metabarcoding – eDNA (Next Generation Sequencing – NGS) de peces, anfibios, reptiles y mamíferos acuáticos. Dichas secuencias serán adicionadas a las colecciones de vouchers y permitirán construir unas bases sólidas de datos que servirán más adelante para la identificación de las especies en los análisis de ADN ambiental. Además, el analizador genético AB 3500XL permitirá desarrollar otros estudios de genética de poblaciones, filogeografía y sistemática molecular en el contexto de proyectos de estudio de diversidad y mejoramiento, al igual que requiere monitorear con marcadores moleculares (SNPs) la cadena de custodia o comercialización de diferentes especies de flora y fauna de valor económico elevado, y que las exigencias internacionales necesiten una certificación de la procedencia. Por su parte, la adquisición del AB 3500XL de 24 capilares potenciaría la realización de este tipo de estudios moleculares no solo en el IIAP (que tiene ya experiencia de 10 años con secuenciamiento nucleotídico y microsatélites), sino también en las universidades asociadas que están comenzando a trabajar en estas áreas. Tal equipo es adecuado a la realidad de la Amazonia peruana, debido a que sus costos de operatividad no son excesivos, pueden ser asumidos por los proyectos de las diferentes instituciones, lo que lo hace sostenible en el tiempo; las exigencias de electricidad y otras condiciones de laboratorio son manejables en la región, el servicio de mantenimiento preventivo es accesible económicamente. Aparte de ello, los datos generados son vitales para los decisores de políticas (PRODUCE, SERFOR, MINAM, SERNAP, GORE) y empresarios: los primeros para una gestión sostenible y los segundos para el mejoramiento de los sistemas de producción.

Desde hace menos de 10 años, con el boom del Next Generation Sequencing (NGS), se abre la posibilidad de un secuenciamiento masivo que permite, por ejemplo, conocer la diversidad taxonómica de un ecosistema de forma exhaustiva. Asimismo, se piensa que la secuenciación masiva (NGS), usando secuenciadores especiales tipo Illumina, es mucho más factible ahora mediante la cooperación internacional o la prestación de servicios a nivel nacional o internacional. Cabe señalar que estos sistemas requieren reactivos y mantenimiento preventivo costosos, además de sistemas de bioinformática para el procesamiento de grandes volúmenes de datos. Se busca implementar la tecnología de ADN ambiental en estudios de biodiversidad, ahora en un consorciado internacional, para realizar una capacitación adecuada en la tecnología, pero a mediano plazo se piensa hacerlo en todo el país, cuando Perú tenga las capacidades de trabajo en redes tanto en la parte de laboratorio como de plataformas de bioinformática.

Institución responsable del equipamiento

Instituto de Investigaciones de la Amazonía Peruana

RUC: 20171781648

Tipo de entidad: Instituto o centro de investigación

Régimen: Público

Tipo de organización: Sin fines de lucro

Departamento: Loreto

Provincia: Maynas

Distrito: San Juan Bautista

Dependencias: Dirección de Investigación y Desarrollo Tecnológico; Dirección de Capacitación y Transferencia Tecnológica

Instituciones asociadas

Universidad Nacional de la Amazonía Peruana

RUC: 20180260316

Razón social: Universidad Nacional de la Amazonía Peruana

Tipo de entidad: Universidad

Régimen: Público

Departamento: Loreto

Provincia: Maynas

Distrito: San Juan Bautista

Institut de Recherche pour le Développement

RUC: 20384936475

Tipo de entidad: Instituto o centro de investigación

Régimen: Público

Departamento: Lima

Provincia: Lima

Distrito: San Isidro

Entidad colaboradora de interés de uso

Universidad Nacional de San Martín

RUC: 20160766191

Tipo de entidad: Universidad

Régimen: Público

Departamento: San Martín

Provincia: San Martín

Distrito: Morales

Universidad Nacional Agraria de la Selva

RUC: 20172356720

Tipo de entidad: Universidad

Régimen: Público

Departamento: Huánuco

Provincia: Leoncio Prado

Distrito: Rupa-Rupa

Universidad Científica del Perú

RUC: 20103840369

Tipo de entidad: Universidad

Régimen: Privado

Departamento: Loreto

Provincia: Maynas

Distrito: San Juan Bautista

Universidad Nacional Toribio Rodríguez de Mendoza de Amazonas

RUC: 20479393568

Tipo de entidad: Universidad

Régimen: Público

Departamento: Amazonas

Provincia: Chachapoyas

Distrito: Chachapoyas

Investigador principal

Nombres: Carmen Rosa

Apellido paterno: García

Apellido materno: Dávila

Entidad: Instituto de Investigaciones de la Amazonía Peruana

Dependencia: Programa de Investigación para el Uso y Conservación del Agua y sus Recursos (AQUAREC)

Coinvestigadores

Nombres: Diana

Apellido paterno: Castro

Apellido materno: Ruiz

Grado académico: Magíster

Entidad: Instituto de Investigaciones de la Amazonía Peruana

Dependencia: Programa de Investigación para el Uso y Conservación del Agua y sus Recursos (AQUAREC)

Nombres: Pablo Eloy

Apellido paterno: Puertas

Apellido materno: Meléndez

Grado académico: Magíster

Entidad: Instituto de Investigaciones de la Amazonía Peruana

Dependencia: Programa de Investigación para el Uso y Conservación del Agua y sus Recursos (AQUAREC)

Nombres: Pedro Eleodoro

Apellido paterno: Pérez

Apellido materno: Peña

Grado académico Magíster

Entidad: Instituto de Investigaciones de la Amazonía Peruana

Dependencia: Programa de Investigación sobre la Biodiversidad Amazónica (PIBA)

Nombres: Carlos Alberto Custodio

Apellido paterno: Angulo

Apellido materno: Chávez

Grado académico: Licenciado

Entidad: Instituto de Investigaciones de la Amazonía Peruana

Dependencia: Programa de Investigación para el Uso y Conservación del Agua y sus Recursos (AQUAREC)

Nombres: Homero

Apellido paterno: Sánchez

Apellido materno: Riveiro

Grado académico Licenciado

Entidad: Universidad Nacional de la Amazonía Peruana

Dependencia: Facultad de Ciencias Biológicas

Nombres: Jean-François

Apellido paterno: Renno

Grado académico: Doctorado

Entidad: Institut de Recherche pour le Développement

Dependencia: UMR BOREA, LMI – EDIA

Nombres: Fabrice

Apellido paterno: Duponchelle

Grado académico: Doctorado

Entidad: Institut de Recherche pour le Développement

Dependencia: UMR BOREA, LMI – EDIA

Nombres: Jesús

Apellido paterno: Núñez

Apellido materno: Rodríguez

Grado académico: Doctorado

Entidad: Institut de Recherche pour le Développement

Dependencia: UMR BOREA, LMI – EDIA

Nombres: Cedric

Apellido paterno: Mariac

Grado académico: Licenciado

Entidad: Institut de Recherche pour le Développement

Dependencia: UMR BOREA, LMI – EDIA

Nombres: Julie Alexandra

Apellido paterno: Orjuela

Apellido materno: Castellanos

Grado académico: Magíster

Entidad: Institut de Recherche pour le Développement

Dependencia: UMR BOREA, LMI – EDIA

Coordinador administrativo

Nombres: Gastón

Apellidos: Noriega Zumaeta

Entidad: Instituto de Investigaciones de la Amazonía Peruana

Equipamiento mayor

Un equipo mayor es un equipo altamente sofisticado de un valor superior a S/. 600,000.00 que, por la relevancia de su uso en la investigación científica, tiene la capacidad de generar impacto regional y/o nacional en relación con la disponibilidad de tecnología. En ese sentido, la adquisición del equipo permitirá cubrir necesidades de acceso a tecnologías de investigación de alto costo que, por una parte, no se encuentran suficientemente desarrollados (por debajo de estándares nacionales); y, por otra parte, aún no se hallan disponibles en la región o el país.

Nombre del equipo mayor

Analizador genético de 24 capilares

Descripción condiciones técnicas

El análisis genético basado en la electroforesis capilar permite realizar tanto técnicas de secuenciación automática de ADN como de análisis de fragmentos (genotipado). La electroforesis capilar es una técnica alternativa a los grandes geles de poliacrilamida para separar fragmentos de unos cientos pares de bases de ADN que difieren en tamaño en una sola base. Dicha técnica ofrece una serie de ventajas sobre los geles, tales como rapidez, resolución, sensibilidad y manejo de datos. La electroforesis capilar de las muestras de ADN se realiza en capilares de cristal de silicio rellenos de un polímero especial. Las muestras, inyectadas en el capilar, migran hacia la célula de detección, donde un láser de argón excita los fluoróforos que previamente han sido incorporados a las muestras, lo cual permite una lectura de la secuencia o resolver el tamaño del fragmento. El analizador genético de la serie 3500XL de la línea Applied Biosystems de Thermo Fisher Scientific es un instrumento que hace posible la lectura de fragmentos de ADN o de obtención de las secuencias nucleotídicas. Posee 24 capilares que le confieren una gran capacidad de procesamiento de muestras en menor tiempo. Tiene un láser de larga duración de estado sólido y línea única de 505 nm que utiliza una fuente de alimentación estándar y no requiere conductos de eliminación de calor. Además, dispone de un potente software integrado de recopilación de datos y análisis primario que proporciona una evaluación en tiempo real de la calidad de los datos obtenidos. Esto se encuentra integrado a un hardware inteligente, poderoso algoritmo y combinaciones de reactivos, lo cual posibilita una mejor calidad en los análisis.

Lugar donde se instalará el equipo

El analizador genético de 24 capilares 3500xL Applied Biosystems – Thermo Fisher Scientific será instalado en el Laboratorio de Biología y Genética Molecular (LBGM), del Instituto de Investigaciones de la Amazonía Peruana (IIAP). Dicho laboratorio forma parte del Centro de Investigaciones Fernando Alcántara Bocanegra, ubicado en la ciudad de Iquitos, específicamente, en la carretera Iquitos – Nauta, distrito de San Juan Bautista, provincia de Maynas, en el departamento de Loreto.

Equipamiento secundario

Un equipo secundario asegura el correcto funcionamiento y operatividad del equipo mayor. Dicho equipo puede ser necesario para la preparación de muestras, para que el ambiente esté controlado, y demás condiciones. Entre los mencionados equipos, se encuentran termocicladores, cámaras de flujo laminar, aire acondicionado, estabilizadores de energía y computadoras.

Nombre del equipo secundario

Sistema de electroforesis capilar

Descripción:

Equipo para realizar la cuantificación y detección de fragmentos de ácidos nucleicos (ADN o ARN) con alta precisión mediante un sistema de electroforesis capilar. La alta sensibilidad de detección proporcionada por el instrumento permite obtener resultados sólidos, incluso con bajas concentraciones de ácido nucleico. Con una resolución de 3-5 pb para fragmentos de menos de 0,5 kb, el sistema avanzado de QIAxcel garantiza una mayor precisión que los métodos de gel, así como una mayor confianza en la interpretación de los datos. El consumo de la muestra es inferior a 0,1 l por análisis, lo que permite ahorrar muestra para un análisis posterior. Resulta ideal para usar en la construcción de bibliotecas genómicas después de la ruptura de los fragmentos por el sonicador, para la evaluación de los fragmentos.

Proyección de uso

El equipo tiene una proyección de uso de mínimo 6 horas diarias por 5 días a la semana, lo que contabiliza un aproximado de 1 440 horas anuales. El porcentaje de uso interno es de 60% de uso interno en la institución (47% de uso en el IIAP Loreto, 13% en el IIAP San Martín) y 40% de uso externo.

El uso proyectado sería:

• Determinación de la paternidad en sistemas de producción de paiche, en el departamento de Loreto, IIAP – Iquitos.
• Estudio de las relaciones filogeográficas de 7 poblaciones de Calophysus macropterus en la Amazonia Peruana, IIAP – Iquitos.
• Generación de un banco de secuencias nucleotídicas de peces, anfibios, reptiles y mamíferos amazónicos, IIAP – Iquitos.
• Estructuración poblacional de Pseudoplatystoma punctifer en la cuenca del río del Amazonas, IIAP – Iquitos.
• Identificación molecular de plantas maderables, IIAP – Iquitos.
• Determinación de la estructura poblacional de Apistogramma agassizii en la Amazonía, IIAP – Iquitos.
• Determinación de la estructura poblacional del paiche en la Amazonía peruana, IIAP – Iquitos.
• Variabilidad genética de palmeras promisorias del género Attalea en la Amazonía peruana, IIAP – San Martín.
• Evaluación de la variabilidad genética de individuos cultivados de sacha inchi en 4 provincias del departamento de San Martín, UNSM.
• Variabilidad genética de 3 variedades de café en el departamento de San Martín, IIAP – San Martín.
• Caracterización genética de hongos micorrízicos arbusculares nativos eficientes como bioprotectores y biofertilizantes en los cultivos de sacha inchi, en el departamento de San Martín, UNSM.
• Caracterización biológica de péptidos producidos y secretados por especies patógenas del género Fusarium sobre diferentes órganos en plantas, UNSM.
• Identificación de genes regulados positivamente y negativamente ante la presencia y ausencia de cadmio en raíces de cacao, UNTRM.
• Caracterización molecular de las variedades nativas del cacao en el departamento de Huánuco, UNAS.

Estudios poblacionales de camu-camu en la Amazonía peruana, UCP.

Adquisición de un analizador genético de 24 capilares AB 3500XL para fortalecimiento de las actividades de caracterización molecular de los vertebrados acuáticos como base para la implementación del ADN ambiental (eDNA) en la Amazonía peruana

Tipo de proyecto: Investigación aplicada

Sectores: Ambiente

Tipo de sector: General

Área de conocimiento OCDE: Ciencias Naturales

Subárea de conocimiento OCDE: Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente

Disciplina de conocimiento OCDE: Ciencias del Medio Ambiente

Departamento: Loreto

Provincia: Maynas

Distrito: San Juan Bautista

Descripción

La Amazonia peruana está conformada por una compleja red de ríos y lagos cuyo potencial en diversidad y biomasa específica no son aún totalmente conocidos. Dada la extensión de este territorio y la gran cantidad de lagos existentes en él, resulta imposible, por los métodos actuales de monitoreo, determinar cuál es su potencial biológico, ecológico y económico. Hasta el momento, fueron registradas para cuerpos de agua de la Amazonía peruana cerca de 1 083 especies de peces, 267 de mamíferos, 262 de anfibios y 180 de reptiles. Dichos valores de diversidad están aún muy por debajo de los valores reales, especialmente, de peces, ya que nuevas especies son descritas anualmente. La Amazonía, desde finales del pasado siglo, viene siendo fuertemente colonizada, muchos ecosistemas se están perdiendo por acción del hombre, sin que se haya podido tener una noción medianamente aceptable de su diversidad biológica. En el presente proyecto, se propone los siguiente: i) ampliar los bancos de secuencias nucleotídicas de las regiones COI, 12S y 16S para identificación de peces, reptiles, anfibios y mamíferos amazónicos; ii) realizar un estudio piloto de la diversidad específica de vertebrados a través del análisis del ADN en muestras de agua (eDNA) en dos lagos en la Amazonía peruana. Los resultados esperados serían: i) generar una base sólida de identificación molecular (barcoding) para peces, anfibios, reptiles y mamíferos acuáticos; ii) establecer un nuevo sistema de monitoreo que permita un acceso más exhaustivo a la biodiversidad acuática (diversidad específica y biomasa relativa de las especie); iii) contribuir a la valoración del potencial biológico, ecológico y económico de los lagos en la Amazonía peruana; iv) fortalecer las capacidades institucionales de infraestructura para construcción de bibliotecas genómicas; v) fortalecer las capacidades técnicas del personal en los estudios de ADN ambiental (eDNA), tanto en los análisis de laboratorio como en los análisis bioinformáticos.

Social:

El conocimiento sobre las especies de vertebrados que se encuentran en los diferentes lagos, así como su tamaño o cantidad, permitirá un manejo sostenido de la pesquería local en la Amazonía peruana. Como consecuencia de esto, se prevé no solo crecimiento económico de las poblaciones involucradas, sino también un empoderamiento por tener el control sobre sus recursos, además de la incorporación de nuevas especies al mercado de consumo humano, generando nuevas fuentes de ingresos económicos, con las consecuentes mejorías en la renta básica, servicios básicos y, por ende, aumento de la calidad de vida del poblador amazónico involucrado en estos rubros.

Económico:

La información tecnológica y científica producida permitirá sentar las bases para la modernización del sistema de monitoreo de la diversidad biológica, lo que hace posible una mejor valoración en la diversidad de vertebrados de los lagos, a la vez que facilitará un mayor control de la pesca y caza de las especies para los mercados ornamentales y de consumo humano. Dicha información permitirá un manejo sostenido de los recursos acuáticos tanto por parte del poblador amazónico como por parte del Estado peruano, ya que hará posible valorizar no solo desde los puntos de vista biológico y ecológico, sino también económico. Ello posibilitará establecer tazas reales de pesca y caza, así como la incorporación de nuevas especies a los sistemas de producción, lo que a la larga ocasionará una mayor recaudación, generando beneficio a la población involucrada en la cadena productora y de comercialización sostenida de estos subproductos.

Ambiental:

El conocimiento de la diversidad y biomasa de los vertebrados en un área determinada hará posible la disminución de la presión antropogénica sobre las poblaciones naturales de peces, anfibios, reptiles y mamíferos, los cuales son extraídos para los mercados ornamentales y de consumo. Ello debido a que permitirá al Estado fijar medidas adecuadas para un manejo sostenido y conservación. El establecimiento de volúmenes de extracción acordes a la biomasa de la especie en un determinado lago facilitará la recuperación de las poblaciones de especies amenazadas por sobrepesca y sobrecaza. En ese sentido, se contribuye a la disminución de la erosión genética en los stocks de vertebrados acuáticos y, por ende, se restablece el equilibrio biológico de estos ecosistemas.