Las vieiras son una de las pesquerías más rentables de Maine, con un valor estatal de casi $ 7 millones en 2016. La pesquería de vieiras es también una de las más locales, con pequeños "botes de día" que permanecen cerca de la costa.

Los desembarques (y las poblaciones) han fluctuado a lo largo de los años, con los últimos picos a mediados de los años ochenta y noventa. Después de graves descensos a principios de la década de 2000, el estado instituyó la gestión adaptativa, cerrar algunas áreas y monitorear de cerca otras. El enfoque parece tener éxito, dado que los desembarques han aumentado significativamente, aunque las razones exactas no están claras y quedan muchas preguntas sin respuesta. ¿Cerrar un lecho de vieiras protege el desove? ¿Cuánto tiempo lleva la recuperación de la población? Si un lecho de vieiras es grande, ¿Eso significa que es saludable? ¿Todos los lechos de vieiras son igualmente productivos?

Skylar Bayer, quien se graduó esta primavera de la Universidad de Maine con un Ph.D. en biología marina, ha estado estudiando vieiras durante seis años en el laboratorio de Richard Wahle en el Darling Marine Center. Su investigación aborda cuestiones sobre la reproducción de la vieira. Las vieiras son reproductores de difusión, liberando sus óvulos y espermatozoides por separado en el agua. La fertilización ocurre por encuentros aleatorios.

Bayer ha aprendido lo que sabe sobre los eventos de desove de vieiras de experimentos de laboratorio y de campo, manipular la temperatura para inducir el desove, y pesar los órganos reproductivos de las vieiras (el tema de su infame aparición en el Informe Colbert). Incluso bajo un microscopio sin embargo, es difícil distinguir los huevos, esperma, embriones y larvas de vieiras de los de otros bivalvos. Entonces, ¿Cómo pueden los científicos entender qué sucede en el océano abierto?

Estas preguntas, combinado con la disponibilidad y asequibilidad de nuevos métodos analíticos y el estímulo de Wahle, llevó a Bayer al mundo en expansión de la detección cuantitativa de ADN y a la inesperada colaboración con Peter Countway, ecologista microbiano y científico investigador principal del Laboratorio Bigelow de Ciencias Oceánicas en las cercanías de East Boothbay. Countway estudia la diversidad y estructura de las microalgas, protozoos y bacterias:todos organismos microscópicos. Colaborar con Bayer en vieiras fue una oportunidad para observar animales más grandes en el plancton (metazoos), como huevos de vieira, esperma y larvas.

"Normalmente descarto las secuencias de ADN de las cosas más grandes, los metazoos y la macrofauna, pero podría haber información muy importante allí, "Ser capaz de detectar la etapa microbiana de un metazoo de repente nos da una ventana a este reino de desove y asentamiento que antes era una caja negra".

Con el apoyo financiero de Maine Sea Grant, los científicos comenzaron un proyecto para detectar el desove sin tener que recolectar, etiqueta, pista, tender, disecar o cosechar vieiras, como lo requerirían los enfoques tradicionales. "No estamos haciendo un muestreo destructivo, disecciones que matan al animal, y si el muestreo ambiental funciona, no tendremos que recolectar animales y llevarlos al laboratorio, "dijo Bayer. Su primera tarea fue secuenciar una región seleccionada de ADN de vieira, algo que no se había hecho antes. Luego desarrollaron una técnica, utilizando un método conocido como reacción cuantitativa en cadena de la polimerasa, que utiliza tres piezas de ADN que trabajan juntas para localizar y amplificar el ADN de la vieira en el contexto de millones de otros tipos de ADN en el medio ambiente.

A continuación, Bayer y Countway tuvieron que determinar si podían detectar el ADN de la vieira en una muestra típica de agua de mar. La abundancia natural de células de vieira en el océano podría ser demasiado pequeña para que incluso el instrumento más sofisticado la detecte. La ventaja de su prueba de nuevo diseño es su capacidad para amplificar la cantidad de ADN de vieira en una muestra en varios órdenes de magnitud. que permite la detección mediante la medición de la fluorescencia. Utilizaron con éxito el método para detectar vieiras en desove en el laboratorio del Darling Marine Center. Se les otorgaron fondos adicionales de Sea Grant para probarlo en un entorno del mundo real.

En agosto, Bayer y Countway colgaron redes llenas de vieiras adultas en el muelle del Laboratorio Bigelow, y pasé los siguientes dos meses recolectando muestras de agua del área alrededor de las vieiras, para determinar los niveles de fondo de las células de la vieira y tratar de detectar un aumento en los genes de la vieira coincidiendo con un evento de desove natural.

Los eventos de desove en la costa de Maine a menudo ocurren después de que las temperaturas del agua alcanzan su punto máximo al final del verano, en agosto o septiembre. Los eventos de desove pueden ocurrir rápidamente y durar menos de una hora, por lo que Bayer ha tenido que recolectar muchas muestras, y también diseccionar algunas de las vieiras para confirmar la actividad de desove y compararla con sus muestras de agua.

Durante los próximos dos meses, Bayer y Countway extraerán ADN de sus muestras para determinar si han capturado algún evento de desove.

"Tratar de capturar eventos de desove en el campo en tiempo real es arriesgado y requiere mucho tiempo y esfuerzo, pero la recompensa vale la pena. Si podemos detectar eventos de desove con este método, Podríamos abrir una puerta completamente nueva para comprender la dinámica de la reproducción y la población en los animales marinos, "dijo Bayer.

Existe un interés creciente en las técnicas de ADN ambiental o "e-ADN" para evaluar la diversidad biológica, detectar la presencia de especies invasoras o tóxicas, o estudiar patrones migratorios. Las firmas de la vida están en todas partes, revelando dónde han estado los animales y, en el caso de las vieiras en desove, lo que han estado haciendo. Los científicos ya no necesitan ver o capturar una especie para saber que está allí.

La promesa del e-DNA es el foco de una propuesta preliminar liderada por David Emerson de Bigelow Laboratory, que fue seleccionada para ser desarrollada en una propuesta completa de Track 1 para el programa EPSCoR de la National Science Foundation en 2018. UMaine trabajará en estrecha colaboración con Bigelow y otras organizaciones de investigación marina en el estado durante el próximo año en este esfuerzo.