Name: Un canal de brebajes para generar unidades taxonómicas operativas moleculares (MOTU) entre escarabajos ribereños y acuáticos (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-07-11T14:30:00.000+00:00
Duration: 10 min 23 s
Description: Aprende a generar unidades taxonómicas operativas moleculares (MOTU) en escarabajos ribereños y acuáticos mediante análisis computacional de secuencias del gen COI. Este método acelera el descubrimiento de especies en los trópicos.

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Con las tasas sin precedentes de disminución de especies globales en diversos taxones 1,2,3,4, el ímpetu para crear un inventario integral de biodiversidad, que incluya especies no descubiertas y descritas previamente, se convierte en una carrera contra el tiempo 2,5. Por un lado, la conservación de la biodiversidad solo tiene sentido a la luz de un conocimiento taxonómico adecuado 6,7. Por lo tanto, la identificación de la biodiversidad a nivel de especie es necesaria, dado que especies estrechamente relacionadas pero diferentes pueden tener nichos fundamentales únicos8.
En la sistemática de escarabajos, la taxonomía alfa o taxonomía tradicional es el estándar de oro en la identificación de especies, similar a la mayoría delos grupos de animales, si no a todos los 9. Este enfoque se basa en caracteres morfológicos para clasificar los organismos en una taxonomía superior y para proporcionar identificación a nivel de especie10,11. En muchos casos, la identificación de la familia12 o incluso de la categoríade género 13 puede realizarse utilizando únicamente características morfológicas externas, como la forma del cuerpo y las adaptaciones especializadas. Mientras tanto, la identificación a nivel de especie en los escarabajos generalmente se realiza a través de la comparación de los detalles estructurales del aedeagus o los genitales masculinos 14,15,16.
A pesar de la amplia aceptación de esta taxonomía alfa basada en la morfología, este enfoque para el descubrimiento de especies se ve obstaculizado por numerosos "impedimentos taxonómicos"6,17,18, especialmente entre los invertebrados19. En la sistemática de escarabajos, la identificación y/o descubrimiento de especies utilizando la taxonomía alfa se enfrenta a los desafíos de tener un número limitado de taxónomos capacitados20,21, de descripciones previas breves y apenas informativas22, y de problemas logísticos relacionados con el acceso a la literatura y a los especímenes tipo23.
Esto se agrava incluso cuando el taxón en cuestión es críptico o muy discreto. La especie críptica se refiere al conjunto de especies del mismo género, o incluso de géneros diferentes, que no pueden ser fácilmente delineadas por la morfología comparativa, dadas las sutiles diferencias fenéticas interespecíficas24. Algunos taxones crípticos, considerados como "taxones oscuros"25,26,27, también sufren de ser hiperdiversos, pero muy poco estudiados. Desafortunadamente, esto no es raro en los escarabajos ribereños y acuáticos 8,28. El hecho de no abordar la delimitación de especies entre taxones oscuros crípticos amenaza la biodiversidad, ya que se da una medida de conservación única para todos los organismos de nichos y requisitos ecológicos potencialmente diferentes 8,29.
Teniendo en cuenta estos desafíos, la "taxonomía integradora"23, o el enfoque de acoplar la taxonomía alfa con otra línea de evidencia, ha ganado terreno como medio para erigir nuevas especies en las últimas dos décadas 30,31,32. Una de esas líneas de evidencia utilizada en los estudios taxonómicos integrativos sobre los escarabajos 33,34,35,36,37,38,39 y otros órdenes de insectos 40,41,42,43,44,45 es la secuencia de ADN. En particular, el gen de la subunidad I (COI) de la citocromo c oxidasa mitocondrial se está utilizando para codificar un conjunto diverso de animales debido a su naturaleza moderadamente conservadora 46,47,48. Mientras que su extremo 5' (COI-5' de 658 pb' de largo, también conocido como el 'fragmento de código de barras' o 'fragmento de Folmer', se ha propuesto como la secuencia de "diagnóstico"49, el COI-3' de 723 pb de largo también se está utilizando debido a un robusto conjunto de cebadores para el extremo 3' 50,51,52.
Mientras que el código de barras de ADN que utiliza COI fue concebido para la identificación a nivel de especie, está limitado por un repositorio de secuencias a priori 53, como GenBank54 y BOLD55, los enfoques de delimitación molecular de especies establecen límites de especies utilizando solo las secuencias de ADN proporcionadas sin ningún repositorio de requisitos previos56. Hay dos clases de enfoques de delimitación de especies moleculares basados en el archivo de entrada. En primer lugar, utilizando la alineación de la secuencia como entrada, los enfoques basados en umbrales utilizan valores de corte para determinar la divergencia entre y dentro de la especie 48,57,58. Como métodos basados en la distancia, estos enfoques se basan en una distancia intraespecífica máxima observada del 3% para los insectos, lo que se conoce como la "brecha de código de barras"51,59. Algunos de los enfoques basados en umbrales son SpeciesIdentifier implementado en TaxonDNA60, la distancia genética a través del parámetro Kimura 2 (K2P)61 y Assemble Species by Automatic Partitioning (ASAP)62.
En segundo lugar, utilizando el árbol como archivo de entrada, los enfoques basados en coalescencia identifican los límites de las especies y clasifican los linajes independientes determinando el cambio en la tasa de ramificación del linaje 63,64,66. A menudo basándose en el concepto filogenéticode especie 67, los enfoques basados en coalescencia incluyen los procesos de árbol de Poisson (PTP)68 y su variación, PTP69 de tasa múltiple. En cualquier caso, los grupos formados por los enfoques de delimitación de especies moleculares se denominan colectivamente unidades taxonómicas operacionales moleculares (MOTU).
Aquí, presentamos métodos para una tubería de brebaje para generar MOTU que involucran tres enfoques basados en umbrales y tres enfoques basados en coalescentes (Figura 1). La tubería se prueba en dos conjuntos de datos, a saber, (1) secuencias COI-3' de los escarabajos ribereños Byrrhinus Motschulsky, 1858, que se compone de dos especies publicadas35 previamente erigidas utilizando taxonomía integradora y secuencias adicionales de especies no descritas, y (2) secuencias COI-5' de escarabajos Anacaena Thomson, 1859, que se compone de secuencias de dos especies publicadas70 Previamente erigidos utilizando la taxonomía alfa y secuencias adicionales de especies no descritas.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/68323/68323fig1.jpg"> 
Figura 1: Diagrama de flujo de la tubería de brebaje para generar MOTU. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/68323/68323fig1large.jpg" target="_blank">Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.</a>

<table><tbody><tr><td>LO ANTES POSIBLE&NBSP;</td><td>Explorador de Spart</td><td>https://bioinfo.mnhn.fr/abi/public/asap/asapweb.html</td><td></td></tr><tr><td>Ordenador</td><td></td><td>Cualquier unidad de procesamiento</td><td></td></tr><tr><td>MEGA X&nbsp;</td><td>MEGA Software</td><td>https://www.megasoftware.net/</td><td></td></tr><tr><td>Servidor web mPTP</td><td></td><td>https://mptp.h-its.org/#/tree</td><td></td></tr><tr><td>Servidor web PTP</td><td>Instituto de Estudios Teóricos de Heidelberg (HITS)</td><td>https://species.h-its.org/ptp/</td><td></td></tr><tr><td>Identificador de especie&nbsp;</td><td></td><td>&nbsp; https://taxondna.sourceforge.net/</td><td></td></tr></tbody></table>

un canal de brebajes para generar unidades taxonómicas operativas moleculares (motu) entre escarabajos ribereños y acuáticos

A Concoction Pipeline for Generating Molecular Operational Taxonomic Units (MOTUs) Among Riparian and Aquatic Beetles

Este artículo implementó una línea de invención de delimitación molecular de especies, que incluye TaxonDNA, K2P, ASAP, dos variaciones de PTP y mPTP, para escarabajos acuáticos y ribereños. Los resultados de cada uno de los seis enfoques se denominan «grupos moleculares», mientras que el resumen se denomina «unidades taxonómicas operacionales moleculares» o MOTU75.
El canal de brebajes se probó en dos conjuntos de datos. El primer conjunto de datos (Tabla 1, </...

Un canal de brebajes para generar unidades taxonómicas operativas moleculares (MOTU) entre escarabajos ribereños y acuáticos

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Aprende a generar unidades taxonómicas operativas moleculares (MOTU) en escarabajos ribereños y acuáticos mediante análisis computacional de secuencias del gen COI. Este método acelera el descubrimiento de especies en los trópicos.

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