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Entomología forense y ADN. ¿Cómo identificar especímenes? Club de Ciencias Forenses

Amigos del Club de Ciencias Forenses, esta semana presentamos el artículo “DNA Barcoding in Forensic Entomology – Establishing a DNA Reference Library of Potentially Forensic Relevant Arthropod Species” de Chimeno, C.; Morinière, J.; Podhorna, J.; Hardulak, L.; Hausmann, A.; Reckel, F.; Grunwald, J. E.; Penning, R. y Haszprunar, G. (2018), sobre entomología forense y ADN, en el cual se explica el sistema de secuenciación de ADN para crear bancos o bibliotecas genéticas y su aplicación a las especies entomológicas de utilidad forense.

Una de las tareas más importantes de la ciencia forense es determinar el intervalo postmortem de un individuo (cuándo murió). Esta labor se dificulta pasadas 72 horas, cuando el cuerpo se encuentra en estados de descomposición más avanzados. Sin embargo, existe una disciplina necesaria en dichas circunstancias: la entomología forense.

Debido a que se supone que la colonización por artrópodos de una fuente de carroña coincide bastante con el comienzo de la muerte, un entomólogo forense puede estimar ese intervalo, siempre que se haya podido producir la colonización. Esta estimación puede lograrse mediante el estudio de las muestras de artrópodos procedentes del cuerpo en descomposición.

Así, para hacer un buen estudio el primer paso recae en hacer una identificación correcta y exacta de las especies. Sin embargo, esto puede resultar todo un reto si los entomólogos sólo cuentan con restos parciales de los artrópodos como la exuvia (exoesqueleto), extremidades o biomasa no identificada.

Incluso los especímenes intactos representan una gran carga cuando se desea aplicar métodos morfológicos, ya que los huevos, los estadios larvarios tempranos y, a veces, incluso los posteriores de muchas especies diferentes comparten características similares. Esto hace que sea casi imposible en ciertos grupos, incluso para especialistas, distinguir entre ellos basándose solo en la morfología. Para dar solución a estas situaciones, lo que muchas veces se hace es criar los especímenes hasta que alcanzan una fase en la que sus características ya son distinguibles.

Por tanto, ¿qué alternativas existen para solventar estas dificultades?

La aplicación de la biología molecular en la entomología forense ha ganado importancia, pues ofrece innumerables nuevas posibilidades en el análisis de artrópodos. Las secuenciaciones de ADN emplean una secuencia genética corta como un único identificador para diferenciar entre especies. De hecho, pueden aplicarse a pequeñas cantidades de biomasa de artrópodos desconocidos.

No obstante, la calidad de los resultados de este método depende de la base de datos de referencia usada para la comparación de secuencias. El establecimiento de una base de datos de secuenciación de ADN de referencia de alta calidad es, por lo tanto, un requisito previo importante cuando se desea garantizar resultados precisos.

Así pues, en el marco de la campaña Secuenciación Vital Internacional, desde 2009 se ha construido una biblioteca de referencia de secuenciación de ADN de aproximadamente 20.000 especies animales representadas por más de 250.000 especímenes. Esta biblioteca de referencia de secuenciación de ADN permite un estándar muy alto de identificación precisa de especies, siendo la más completa para artrópodos, incluidos coleópteros, himenópteros, lepidópteros…

Así las cosas, los autores del artículo querían demostrar la aplicación de dicha biblioteca utilizándola como columna vertebral de un análisis de secuenciación de alto rendimiento (SAR) administrado a muestras a granel o especímenes de artrópodos obtenidos de cadáveres humanos.

Para ello, investigaron un total de 1392 especies de artrópodos, estando el 96% de ellos conservados en etanol. Estos se originaron en diferentes localidades (de República Checa principalmente) y experimentos previos, recolectados desde 2008 a 2015. Los especímenes provenían de cerdos, pájaros y ratas, estando la mayoría de ellos en fases avanzadas.

Estos especímenes se utilizaron para el establecimiento de una biblioteca de referencia forense. Las muestras a granel no estaban destinadas a la construcción de la biblioteca de referencia. Su análisis simplemente sirvió como ejemplo de aplicación de la tecnología de metasecuenciación.

Se seleccionaron de una a tres muestras de cada morfoespecie designada para transferirlas a 96 microplacas. Se extrajo una pequeña muestra de tejido muscular de especímenes grandes. El espécimen completo se utilizó para individuos pequeños, como ácaros, larvas pequeñas y huevos. La extracción consecutiva de ADN genómico se realizó con protocolos de secuenciación estándar.

Las secuencias recibidas se ensamblaron, respectivamente, se editaron y se alinearon entre sí para realizar más correcciones. Al actualizar las secuencias de códigos de ADN editadas y los archivos de rastreo en la base de datos, se adquirieron los números de índice de códigos de secuenciación de las especies. Así pues, a las secuencias se les asigna un identificador global único.

Todos los metadatos, incluidos los nombres de las especies, las imágenes, las referencias, así como las regiones y los países de origen, se proporcionaron para cada espécimen.

En resumen, de todas las especies procesadas (1392), 678 generaron secuencias de códigos. Se definieron un total de 502 secuencias como códigos exitosos para su uso en la biblioteca forense. De estos, se dio cobertura para 88 especies de artrópodos diferentes que pertenecen a 28 familias, de 7 órdenes distintos. El éxito de la secuenciación fue mayor para las muestras recién recolectadas de 2014 y 2015.

Por otro lado, 44 especímenes fueron identificados a nivel de familia o género solamente. La mayoría de especies identificadas eran del orden de los dípteros, entre los que los califóridos presentaban más abundancia y biodiversidad. El segundo orden más abundante fue el de los coleópteros. El resto de especies, aunque presentes en la biblioteca, estaban representados por un menor número de especímenes.

Asimismo, de esos 502 especímenes se pudo asignar un número único de identificación global a 436. A todos los coleópteros se les pudo clasificar exitosamente, pero solo al 87% de los dípteros se les asignó su número.

Para concluir, con una biblioteca de referencia sólida a mano, la aplicación de SAR es innovadora. Esto es debido a que permite el análisis de cientos y miles de individuos, así como la generación de grandes conjuntos de datos que luego pueden evaluarse a voluntad. En futuras aplicaciones, podrá trabajarse con este método en proyectos a gran escala.

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1 Comentario

  1. LUIS ALBERTO RIVERA ESPARZA

    2 septiembre, 2020 at 3:23 pm

    ME ENCANTA EL TEMA DE LOS INSECTOS

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Entomología forense y ADN. ¿Cómo identificar especímenes…

por Lydia González Tiempo de lectura: 5 min