Revisión de los géneros y especies más representativos de la familia Nordiidae Jairajpuri & Siddiqi, 1964 (Nematoda: Dorylaimida) a nivel mundial basada en criterios de evidencia total (morfológicos y moleculares). Creación de una base de datos informática para su uso vía telemática


Keywords Introduction Justification References Methodology Results

Key words: Análisis molecular, aplicación telemática, base de datos, morfología, Nematoda, nematodos, Nordiidae, revisión, taxonomía.

Introduction

Los nematodos son un filo animal (Nematoda o Nemata) con un patrón corporal relativamente sencillo y constante (Brusca y Brusca, 2005) pero que han alcanzado una importante diversidad y una extraordinaria ubicuidad. Se conocen unas 20.000 especies (Barnes, 1998) pero se ha sugerido (Hawksworth y Kalin-Arroyo, 1995) que pueden existir varios cientos de miles. Han colonizado todo el planeta, donde pueblan los suelos del medio terrestre y los sedimentos de los medios acuáticos tanto en cuerpos de aguas epicontinentales como en los fondos marinos, donde juegan un papel importante en sus complejas redes tróficas (Ferris et al., 2004). Además, explotan todo tipo de recursos y formas de vida . Su estudio cuenta ya con una larga tradición por cuanto un buen número de especies se han adaptado a la vida parásita sobre los animales, incluido el hombre, con el consiguiente interés médico y veterinario. A lo largo del siglo pasado, muy especialmente en su segunda mitad, la Nematología tomó un fuerte impulso al conocerse que otras muchas especies que viven en los suelos son fitoparásitas, e incluso transmisoras de virus, y pueden llegar a producir graves plagas que causan importantes daños económicos en los cultivos. Y en las dos o tres últimas décadas se ha demostrado que algunos grupos de vida libre son excelentes bioindicadores de calidad de los suelos o las aguas en que se encuentran.
Los nematodos doriláimidos (orden Dorylaimida) son una fracción importante de la nematofauna edáfica (Hánêl, 1993) y de agua dulce, donde destacan por su riqueza específica (15 especies por kilogramo de suelo es una cifra habitual en los suelos de ambiente mediterráneo), su abundancia (varios cientos de individuos) y su contribución a la biomasa (son los nematodos de vida libre de mayor tamaño) de la biota correspondiente. Además, presentan un amplio espectro trófico (omnívoros, depredadores, fitoparásitos) (Jairajpuri y Ahmad, 1992) y son muy sensibles a las perturbaciones del medio, de tal suerte que son buenos indicadores del estado de conservación de su hábitat (Dmowska e Ilieva-Makulec, 2004).
La familia Nordiidae Jairajpuri & Siddiqi, 1964 es un taxon de nematodos doriláimidos que reúne a escala mundial unas 180 especies de 15 géneros y 4 subfamilias, según la última recopilación disponible (Jairajpuri y Ahmad, 1992). Está bien representada en suelos y sedimentos del medio continental, pero sus hábitos alimenticios, así como su biología son poco conocidos.

Justification and objetives

Este taxon nematológico nunca ha sido objeto de estudio monográfico alguno, y tanto su filogenia interna como sus relaciones de parentesco con otros grupos de doriláimidos son totalmente desconocidas. Su esquema actual de clasificación (Jairajpuri y Ahmad, 1992) es en exceso especulativo por cuanto está basado principalmente en ideas subjetivas propuestas siguiendo casi siempre el principio de autoridad en vez de fundamentarse en criterios derivados de detallados análisis morfológicos y/o moleculares. Esta situación es claramente insatisfactoria, y se traduce en una gran dificultad para identificar sus táxones de categoría especie, género y subfamilia, hecho que repercute negativamente en cualquier estudio de tipo básico o aplicado.
El problema principal a la hora de abordar este tema es la necesidad ineludible de revisar el material tipo de cuantas especies de la familia sea posible, ya que buen número de éstas fueron descubiertas hace varias décadas y la información incluida en sus respectivas descripciones originales es, con frecuencia, errónea e/o incompleta. Se trata de una tarea ingente, que no puede abordarse sino en el contexto de un proyecto de gran alcance, y que no tiene precedente reciente en la literatura mundial.
El Grupo Andaluz de Nematología tiene una contrastada y reconocida experiencia en el estudio morfológico y taxonómico de especies pertenecientes al orden Dorylaimida,  línea de trabajo en la que ocupa una posición de liderazgo a nivel internacional. Este proyecto supondría, pues, una oportunidad inmejorable para afianzar dicha posición.

Objetivo 1. Realizar una revisión morfológica y taxonómica de los géneros y especies más representativos de la familia Nordiidae Jairajpuri & Siddiqi, 1964 a escala mundial.

Aunque la morfología es prácticamente una fuente inagotable de información para la taxonomía, cada vez es más fehaciente el hecho de que es conveniente, cuando no necesario, acudir a otro tipo de evidencias para aclarar las relaciones de parentesco entre táxones, y, como consecuencia, llegar a sistemas de clasificación más sólidamente fundamentados. El caso de la familia Nordiidae puede ser un buen ejemplo de ello puesto que, como  se ha mencionado, el enfoque tradicional (morfológico) ha desembocado en un esquema poco fiable. Con la participación de un grupo con amplia experiencia en análisis moleculares de táxones animales, se pretende, pues, realizar un estudio genético de al menos una docena de especies representativas de los diferentes táxones de categoría supraespecífica de la familia.

Objetivo 2. Elaborar un nuevo sistema de clasificación para la familia Nordiidae sobre la base de análisis evolutivo (cladístico) conjunto de caracteres morfológicos y moleculares.

En los últimos años hemos asistido a una revolución en nuestra percepción de las relaciones de parentesco entre distintos táxones animales. En el caso de los nematodos (filo Nematoda) la propuesta clásica basada en la morfología (un grupo de Pseudocelomados o Asquelmintos; cf. Ruppert y Barnes, 1995) ha dado paso a una nueva hipótesis (un grupo de Ecdisozoos; cf. Aguinaldo et al., 1997) a partir de evidencias moleculares, con un debate aún no zanjado definitivamente (cf. Nielsen, 2001).  La filogenia interna del filo también ha sufrido cambios importantes con la llegada de evidencias moleculares (Blaxter et al., 1998) y con la búsqueda de evidencia total, esto es con la suma de la información morfológica y molecular (De Ley y Blaxter, 2002, 2004), de tal suerte que se han dilucidado relativamente bien las relaciones hasta nivel de orden, incluido Dorylaimida. Sin embargo, la filogenia entre los principales táxones doriláimidos dista de estar claramente definida. De hecho, las propuestas en vigor (Jairajpuri y Ahmad, 1992), basadas en criterios estrictamente morfológicos, resultan poco satisfactorias para los táxones de categoría familia y superfamilia, lo que conduce a un sistema de clasificación inestable. Los escasos estudios moleculares realizados hasta ahora apenas han aclarado la posición de algún que otro grupo problemático o han confirmado la división, basada en la morfología, en dos subórdenes (Mullin et al., 2005), Dorylaimina Pearse, 1936 y Nygolaimina Ahmad et Jairajpuri, 1979. Por tanto, es preciso llevar a cabo una prospección más detallada, sobre todo molecular, de una representación tan amplia como sea posible del amplio espectro taxonómico que engloba el orden Dorylaimida. Se trata de analizar desde una perspectiva molecular un mínimo de veinte especies representativas de la mayor parte de las subfamilias, familias y superfamilias que componen el orden. Para realizar este estudio se utilizaran marcadores de ADN genómico y marcadores de ADN mitocondrial. El conocimiento acumulado en nuestro grupo sobre la morfología de los doriláimidos unido a la nueva información obtenida del análisis molecular puede proporcionar un nuevo enfoque de la clasificación del grupo y una auténtica primicia a escala internacional.

Objetivo 3. Proponer un sistema de clasificación del orden Dorylaimida basado en la combinación de rasgos morfológicos y datos moleculares.

Una de las limitaciones más importantes existentes en los estudios sobre biodiversidad lo supone el hecho de que la información disponible sobre cualquier grupo animal y/o área geográfica se encuentra enormemente dispersa en infinidad de fuentes bibliográficas. Para el cumplimiento del objetivo 1 es preciso llevar a cabo un revisión exhaustiva de toda la literatura existente a nivel mundial sobre la familia Nordiidae, ordenar y contrastar la información recopilada, y elaborar múltiples documentos escritos y gráficos (véase más adelante) que constituirán no otra cosa que una puesta al día del conocimiento existente sobre este taxon. Pero el propósito es ir más allá. Con la co-participación de un grupo con gran experiencia en diseño de recursos informáticos y programación, se pretende elaborar una base de datos con acceso telemático que permita dar a conocer los resultados obtenidos y ponerlos a disposición de la comunidad científica y de los profesionales interesados en las aplicaciones que puedan derivarse tales como identificación de especies para estudios de impacto y/o monitorización ambiental. En síntesis, se trata de establecer un protocolo de trabajo y un modo de hacer basado en las nuevas tecnologías que pueda ser un modelo a seguir en otro tipo de estudios sobre diversidad nematológica.

Objetivo 4. Elaborar una base de datos con acceso telemático con la información actualizada y revisada sobre los géneros y especies más representativos de la familia Nordiidae.

References

Methodology and Schedule

Objetivo 1. i) Revisión bibliográfica de la información disponible a escala mundial. ii) Estudio morfológico y morfométrico de material tipo de unas cien especies de la familia Nordiidae, depositado en su mayor parte en museos y colecciones públicas y privadas. El acceso a dicho material se hará a través de peticiones de préstamo del material o bien mediante visitas a los museos y/o laboratorios correspondientes. El estudio se realizará con microscopía óptica de contraste de interferencia y, en su caso, con microscopía electrónica de barrido.
Objetivos 2 y 3. i) Estudio molecular utilizando como marcadores moleculares zonas concretas de la secuencia de 18S utilizadas con éxito en la diferenciación molecular de orden, suborden e incluso en algunos casos familias (Mullin et al. 2005). Se utilizará ADN mitocondrial (secuencias codificantes del gen citocromo oxidasa I) como marcador para el estudio a nivel de géneros y especies. En los casos en los que la resolución taxonómica, con los marcadores indicados, no haya sido satisfactoria, utilizaremos secuencias del gen mitocondrial ND4 ya que al parecer muestra una alta tasa de sustitución que lo convierte en un marcador excelente para estudios de poblaciones e identificación de especies crípticas (Blouin et al., 1998). Estas técnicas se aplicaran a material recolectado al efecto de una veintena de especies de la familia Nordiidae y de otras familias representativas de la diversidad del orden Dorylaimida. ii) Análisis filogenético de la información obtenida, morfológica y molecular, así como de la disponible en el GenBank, mediante programas informáticos específicos (PAUP, Hennig, etc.) para establecer relaciones de parentesco.
Objetivo 4. i) Elaboración de una base  de datos utilizando técnicas de ingeniería para elaborar un documento de planificación de tareas, analizar  la que se desea digitalizar, elaborar el esquema relacional de la base de datos, evaluar motores de bases de datos proponiendo la adquisición del más adecuado  y evaluar los equipos a adquirir, finalizando con la implementación de la base de datos y de las herramientas para su mantenimiento. ii) Desarrollo de una aplicación telemática que permita el acceso restringido a la base de datos. Para el desarrollo de la misma se confeccionará el diagrama PERT de la aplicación, se analizarán las necesidades de los usuarios finales (no informáticos), se evaluarán  entornos de programación para, finalmente, codificar, validar y verificar la aplicación de forma sistemática.

Expeted Results, their Circulation and their Exploitation
Se espera publicar no menos de 15 artículos en revistas especializadas internacionales incluidas en el Journal Citation Report, y presentar en torno a diez ponencias o comunicaciones a congresos internacionales.
Para la familia Nordiidae se obtendrá una base de datos (texto, ilustraciones, claves de identificación, etc.) de alta calidad científica, que recopilará, una vez depurada y revisada, toda la información disponible a nivel mundial de un centenar de especies. Esta base de datos tendría a partir de ese momento una actualización permanente y se pondría a disposición de cualquier interesado por medio de un acceso (libre o restringido) vía telemática. En esta base de datos estarían también reflejadas las principales pautas de evolución molecular de esta familia. Se habrá establecido así un protocolo de trabajo que será un referente a nivel mundial y un modelo a exportar para el estudio de otros táxones.
Para el Grupo Andaluz de Nematología el desarrollo de este proyecto supondría la consolidación de su posición de liderazgo a nivel internacional en su línea de investigación.
Por su parte, el Grupo de Sistemas Inteligentes prevé obtener una base de datos real sobre la que aplicar, mejorar y desarrollar nuevas técnicas de minería de datos. La creación de las herramientas para gestión y actualización de una base de datos multimedia, accesible  telemáticamente y con miles de usuarios, supondría un importante hito de cara a ofrecer estos servicios a otros científicos y empresas a nivel mundial