Comprender cómo varía la biodiversidad marina en la península Antártica es clave en tiempos de cambio climático y de creciente presión humana. Esta región, una de las más vulnerables al calentamiento global, experimenta procesos acelerados de retroceso glaciar, reducción del hielo marino y modificaciones en la productividad primaria, afectando la estructura de las comunidades y generando escenarios de incertidumbre sobre su futuro. 

Además, el aumento del tráfico marítimo (cruceros turísticos, buques de investigación y embarcaciones logísticas) que, si bien son parte de la actividad humana en la zona, representan una vía de entrada de especies no nativas con potencial invasor. 

En este contexto, las nuevas herramientas de biología molecular ofrecen un enfoque innovador para estudiar los ecosistemas polares. El análisis de ADN ambiental (eDNA) permite detectar fragmentos genéticos liberados por los organismos en el agua, el sedimento o el aire. 

Gracias a esta técnica, es posible identificar tanto especies comunes como poco frecuentes, e incluso detectar tempranamente organismos que nunca habían sido reportados en un lugar. Esto hace del eDNA una herramienta poderosa para el monitoreo de la biodiversidad y la gestión de riesgos asociados a especies invasoras.

Nuestro estudio desarrollado en el marco del proyecto “ADN ambiental y metabarcoding como herramienta para la evaluación de la biodiversidad marina en la península Antártica”, financiado por el INACH, se realizó en bahía Fildes, en la isla Rey Jorge (fig. 1), un sector donde confluyen factores naturales y antrópicos de gran interés científico. La bahía recibe aportes de agua de deshielo del glaciar Collins (COLL), lo que modifica periódicamente sus condiciones ambientales. En contraste, la punta Suffield (SUFF) se caracteriza por sustratos rocosos y presencia de macroalgas, representando un ambiente más estable. Por su parte, el islote Shoa (SHOA) es uno de los puntos con mayor tránsito marítimo de la zona, donde suelen arribar embarcaciones turísticas y de investigación. Estos tres sitios, distintos entre sí, ofrecieron un marco ideal para estudiar cómo varía la biodiversidad en función de la ubicación y las condiciones ambientales.

Figura 1. Mapa de los sitios de muestreo de los cuales se recolectaron las muestras de agua

Durante dos campañas, al inicio (diciembre de 2021) y al final (marzo de 2022) del verano austral, recolectamos muestras de agua en cada sitio y a distintas profundidades. Dado que este método exige estrictas condiciones de esterilidad, todo el equipo fue previamente desinfectado, incluidos los bidones de colecta, entre una recolección y otra, posteriormente se mantiene un entorno limpio, dentro de lo posible, durante el filtrado para evitar contaminación cruzada.

El flujo de trabajo (fig. 2) consistió en recolectar muestras de agua en bidones mediante buceo autónomo y filtrar (filtros de 0,45 µm) para retener el material genético, seguido de la extracción de eDNA mediante un kit de purificación. Posteriormente, se prepararon librerías amplificando la región V1-V3 del gen 18S rRNA y se secuenciaron en la plataforma Illumina MiSeq. Finalmente, los datos se procesaron en R studio usando el pipeline bioinformático DADA2 para obtener y asignar ASVs (Amplicon Sequence Variant) taxonómicamente con un umbral de confianza del 97 % y una validación posterior mediante BLAST para las secuencias no asignadas. En total la asignación taxonómica (2368 ASVs) permitió identificar un 6 % de secuencias pertenecientes a metazoos, 18 % no metazoos y el 76 % restante no pudieron ser asignadas.

Figura 2. Esquema de flujo de trabajo para el análisis de ADN ambiental en bahía Fildes.

Nuestros resultados han revelado que la biodiversidad de metazoos varió en el tiempo y el espacio. Basándose en el índice de diversidad observada, se observó una mayor diversidad en marzo en comparación con diciembre. Este aumento probablemente responde a condiciones oceanográficas más favorables a fines del verano, cuando la productividad es mayor y existe una mayor disponibilidad de larvas en la columna de agua.

Sin embargo, más allá de las variaciones temporales, las diferencias espaciales fueron aún más determinantes (fig. 3). Cada sitio presentó una composición de especies distinta, probablemente influenciada por factores locales como la cercanía al glaciar (en el caso de COLL) o la presencia constante de barcos en SHOA. En conjunto, estos resultados sugieren que los filtros ambientales asociados a cada lugar pesan más que la estacionalidad en la configuración de la comunidad.

Figura 3. Abundancia media de filo que presentaron diferencias significativas entre profundidad y mes de muestreo para cada sitio, estimada con modelos lineales generalizados (GLM).

Respecto a las profundidades y los períodos de muestreo (diciembre y marzo), se observaron diferencias significativas determinadas principalmente por el mes de análisis en algunos filos (q < 0.05; figura 3). En general, los tres sitios mostraron una alta representación de organismos suspensívoros, como cordados, anélidos y esponjas, característicos de niveles tróficos bajos. 

En SHOA, estos organismos dominaron en diciembre, destacando los anélidos y cordados. En marzo, continuaron siendo abundantes los grupos suspensívoros (cordados y poríferos), junto con un incremento de organismos de niveles tróficos superiores, principalmente platelmintos. 

En SUFF, los artrópodos y poríferos fueron dominantes en ambos períodos, aunque se registraron variaciones en la superficie, con un aumento notable de copépodos filtradores en marzo. 

En COLL predominaron las esponjas durante ambos períodos. En el caso particular de las esponjas, se observó que aumentaron su abundancia hacia fines del verano, probablemente asociada a una mayor disponibilidad de alimento, condiciones ambientales favorables, junto con el incremento en su actividad filtradora y liberación de gametos y larvas durante el periodo reproductivo estival. Estos resultados reflejan la influencia de los gradientes espaciales y de profundidad en la estructura de la biodiversidad local.

Numerosos estudios señalan que, en muestras de agua, los análisis basados en eDNA presentan una mayor capacidad para detectar especies raras y difíciles de muestrear en comparación con los métodos tradicionales. Dado que el marcador 18S presenta una resolución taxonómica limitada a nivel de especie, los resultados fueron interpretados a nivel de género. En este contexto, resultó particularmente relevante la detección de géneros no reportados previamente en Antártica (fig. 4), especialmente en SHOA, un sitio asociado al arribo frecuente de embarcaciones. Entre ellos se registró el género Mytilus en las muestras de eDNA correspondientes a diciembre. Este género no habita la península Antártica y ha sido previamente reportado con un primer asentamiento en las islas Shetland del Sur, habitando al interior de la esponja Kirkpatrickia variolosa. Asimismo, se identificaron artrópodos de los géneros Paracalanus y Howeina abundantes en diciembre. Dentro de los cordados se identificó el género Phallusia, que incluye especies reconocidas como invasoras en otras regiones del mundo. 

Figura 4. Proporción de abundancia de géneros registrados en SHOA que no habían sido reportados previamente en la Antártica, agrupadas por filo.

Las detecciones de géneros no reportados previamente en la Antártica cobran especial relevancia en el contexto de las invasiones biológicas marinas, las cuales representan una grave amenaza para la región, principalmente debido a la introducción de especies transportadas por embarcaciones provenientes de otras regiones del mundo. Estas especies invasoras pueden alterar el singular y aislado ecosistema antártico al desplazar o sofocar la vida autóctona. Sin embargo, hasta la fecha solo se han registrado unas pocas especies no autóctonas presentes libremente en aguas antárticas, sin evidencia de que alguna se haya establecido de forma permanente.

En conjunto, nuestro estudio muestra que la biodiversidad de metazoos en bahía Fildes no responde tanto a la estacionalidad, como a las condiciones locales de cada sitio. Además, la detección de géneros sin registros previos en Antártica , incluido un potencial invasor, pone en relieve la necesidad de monitorear de forma continua y detallada la región. Frente al escenario de cambio climático y creciente presión antrópica, resulta urgente fortalecer las estrategias de conservación y establecer protocolos de bioseguridad más estrictos para minimizar los riesgos asociados al tráfico marítimo.

La Antártica representa uno de los últimos ecosistemas prístinos del planeta. Sin embargo, los cambios ambientales y las actividades humanas ya están dejando huella en su biodiversidad. El uso de eDNA se perfila como una herramienta clave para comprender y proteger este entorno único, permitiendo no solo revelar la dinámica oculta de sus comunidades, sino también anticipar y mitigar amenazas que podrían comprometer su futuro.

Mayor información en:

Alberdi, A., Aizpurua, O., Gilbert, M. T. P., & Bohmann, K. (2018). Scrutinizing key steps in metabarcoding workflows. Methods in Ecology and Evolution, 9(1), 134–147

Barnes, D. K., & Clarke, A. (2011). Antarctic marine biology. Current Biology, 21(12), R451-R457.

Bessey, C., Jarman, S. N., Berry, O., Olsen, Y. S., Bunce, M., Simpson, T., … & Keesing, J. (2020). Maximizing fish detection with eDNA metabarcoding. Environmental DNA, 2(4), 493-504.

Biggs, J., Ewald, N., Valentini, A., Gaboriaud, C., Dejean, T., Griffiths, R. A., … & Dunn, F. (2015). Using eDNA to develop a national citizen science-based monitoring programme for the great crested newt (Triturus cristatus). Biological conservation, 183, 19-28.

Borup, M. D., Brokensha, L. N., Cataldo-Mendez, C., Corney, I. H., Gibson, J. A., King, S. R., … & Swadling, K. M. (2025). Zooplankton biodiversity and life histories of common copepods in an Antarctic nearshore habitat. ICES Journal of Marine Science, 82(5), fsae176.

Cárdenas, L., Leclerc, J. C., Bruning, P., Garrido, I., Détrée, C., Figueroa, A., … & Pardo, L. (2020). First mussel settlement observed in Antarctica reveals the potential for future invasions. Scientific reports, 10(1), 5552.

Halfter, S., McCarthy, A., Cárdenas, L., & Hughes, K. A. (2024). Marine non-native species in the Southern Ocean and Antarctica. Environments.AQ. https://doi.org/10.48361/KTPR-9K03Valentini, A., Taberlet, P., Miaud, C., Civade, R., Herder, J., Thomsen, P. F., … & Dejean, T. (2016). Next‐generation monitoring of aquatic biodiversity using environmental DNA metabarcoding. Molecular ecology, 25(4), 929-942.