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Laboratorios Tecnológicos de Levante, Premio QIA 2024 -España- en la categoría Innovación en Empresa (Pymes)
TÍTULO DE LA INNOVACIÓN
Genómica ambiental para la vigilancia de la calidad del medioambiente y del agua.DESCRIPCIÓN CORTA DE LA INNOVACIÓN
Desarrollo de un nuevo test basado en el DNA para la identificación de diatomeas bentónicas en masas de agua europeas.DESCRIPCIÓN DE LA INNOVACIÓN
El monitoreo de la calidad del agua y la evaluación de la biodiversidad de las masas de agua europeas se lleva a cabo actualmente en términos de la Directiva marco de la UE (2000/60/EC) (DMA), de obligado cumplimiento para todos los estados miembros. Según la DMA, los índices bióticos se utilizan para inferir el estado medioambiental basándose en la presencia y abundancia de determinados taxones.Las diatomeas bentónicas se utilizan como bioindicadores en ríos porque muestran una gran diversidad con especies bien descritas, tienen cortos tiempos de generación y una gran sensibilidad a los cambios en su entorno. Por tanto, el análisis de la composición de sus comunidades constituye un método sencillo para detectar cambios medioambientales debidos a causas naturales o antropogénicas. Sin embargo, esta identificación es morfológica, lo que lleva mucho tiempo, es caro y requiere experiencia taxonómica. Estos factores limitantes contrastan con la necesidad de una rápida evaluación rutinaria para la gestión de la calidad del agua por parte de las administraciones públicas.
Para solventar estos problemas, el proyecto WAT-DIMON (Figura 1), coordinado por Laboratorios Tecnológicos de Levante y en el que participan la Universidad de Chipre y la empresa I.A.CO, ha desarrollado una metodología basada en técnicas genómicas que permite evaluar la calidad del agua directamente a partir de datos de secuencias de ADN de diatomeas. Este método, basado en el metabarcoding de DNA, permite procesar un gran número de muestras en un corto periodo de tiempo y es la alternativa más prometedora para mejorar la resolución taxonómica de los inventarios de biodiversidad y permitir la caracterización de la biodiversidad oculta, que normalmente pasa desapercibida por los métodos convencionales.
El proyecto, de duración 4 años (2019-2023) ha recibido financiación del programa conjunto Eurostars-2 con cofinanciación del programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea.
INNOVACIÓN
Esta técnica satisface las necesidades ambientales identificando la biodiversidad, la evaluación de la calidad ambiental y la capacidad de responder y tratar cualquier fluctuación en la masa de agua. El uso de esta técnica estandariza los criterios de identificación (Fig. 2), evita problemas en identificaciones y facilita la comparación de inventarios de especies proporcionando medidas de biodiversad sólidas y reproducibles. La tecnología se ha validado con 111 muestras en diversas regiones (Fig. 3). La Agencia Vasca del Agua (Fig. 4) ha validado la metodología con un estudio comparativo de identificación de diatomeas mediante técnicas genómicas y taxonómicas. Esto sienta un precedente en el uso de herramientas moleculares para determinar el estado ecológico de masas de agua por una Entidad Pública, lo que muestra el interés del sector. Esta innovación recibió el 1er Premio en Innovación de los AEDYR AWARDS 2023 y finalista de los The Global Prize for Innovation in Desalination 2023.
AUTOEVALUACIÓN DE UTILIDAD
La incorporación del metabarcoding supone:
- Reducción del tiempo de formación del personal cualificado (70%)
- Reducción del tiempo por muestra
- Procesado simultáneo de muestras
- Reducción (50%) del coste de análisis por muestra
- Objetividad y fiabilidad de los resultados
- Evaluación rápida, reduciendo el tiempo de respuesta para acciones correctoras
- Este análisis más rápido y económico permite una vigilancia ambiental exhaustiva, mejorando la comprensión de patrones biológicos y el estado ecológico de las regiones
La tecnología de metabarcoding va más allá del estado ecológico de las masas de agua, aplicándose en depuración de aguas residuales. La secuenciación masiva (NGS) permite detectar patógenos y evaluar la eficiencia de tratamientos de depuración y desinfección, promoviendo una reutilización segura de aguas tratadas y evitando la expansión de resistencias a antibióticos. También se aplica en agua salada para mitigar el impacto de la salmuera en el medio marino.
APRENDIZAJE
La innovación en WAT-DIMON radica en aplicar técnicas genómicas, específicamente el metabarcoding de ADN, para evaluar la calidad del agua, lo que se aparta de los métodos tradicionales basados en la identificación morfológica. Aunque las bases teóricas del metabarcoding y la genómica no son nuevas, su aplicación al monitoreo de la calidad del agua y la identificación de diatomeas bentónicas es novedosa.
El proyecto ha seguido pasos definidos para desarrollar, validar y aplicar esta metodología:
- Investigación y Desarrollo: Investigación sobre las técnicas genómicas y el metabarcoding de ADN.
- Validación Experimental: Ensayos para validar la eficacia del método en comparación con los métodos tradicionales.
- Implementación: Desarrollo de protocolos estandarizados para la recolección de muestras, el procesamiento de ADN y el análisis de datos.
- Evaluación y Optimización: Evaluación continua del método para optimizar su uso y asegurar que cumpla con los requisitos de la DMA.
CALIDAD
El metabarcoding es ideal para monitoreo ambiental de la administración pública, proporciona datos completos y precisos, permitiendo decisiones informadas sobre conservación y gestión de recursos hídricos (Figura 5). Ofrece información detallada sobre especies invasoras, evaluación de ecosistemas acuáticos y cambios en la biodiversidad por perturbaciones ambientales o actividades humanas. Estos datos pueden apoyar nuevas medidas legislativas, medidas de mitigación y estrategias de conservación más efectivas.
El análisis rápido y económico permite una vigilancia ambiental exhaustiva y ágil, mejorando la comprensión de patrones y dinámica de comunidades biológicas, el estado ecológico y la respuesta de especies a alteraciones. Esta herramienta permite obtener inventarios detallados, facilitando la detección de cambios ambientales causados por factores naturales o antropogénicos. El análisis de ADN detecta especies pequeñas o difíciles de observar por métodos tradicionales.
AUTOEVALUACIÓN DE EFECTIVIDAD
Al controlar y supervisar detalladamente las masas de agua, se garantiza el uso sostenible, equilibrado y equitativo del agua, protegiendo a largo plazo los recursos hídricos y asegurando la calidad de vida de los ciudadanos.
Nuestra propuesta representa un avance significativo en la eficiencia, sostenibilidad y accesibilidad de las tecnologías en el sector del agua en España. Al implementar métodos moleculares, se obtienen resultados más precisos y rápidos, permitiendo una toma de decisiones informada y una mejor protección de los ecosistemas acuáticos. Esta tecnología innovadora reduce los costos asociados con los métodos tradicionales de evaluación de la calidad del agua y mejora la eficiencia de los procesos de monitoreo a largo plazo.
Estamos comprometidos con la promoción de la sostenibilidad y la conservación del agua, y confiamos en que la genómica ambiental y la tecnología de metabarcoding desarrollada contribuirán de manera significativa a la gestión responsable del agua.
ANEXO
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