A través de un prado suizo y en sus bordes boscosos, el dron arrastró un hisopo de algodón de tamaño jumbo desde una correa de 13 pies. A lo largo de su camino, el hisopo humedecido recolectó los trozos de vida: una combinación de piel y cabello despacio; moco, saliva y salpicaduras de sangre; Flecks de polen y esporas fúngicas.
Más tarde, los biólogos usaron un secuenciador del tamaño de un teléfono para transmitir el ADN del paisaje al código, revelando docenas en docenas de especies, algunas en peligro de extinción, algunas invasivas. Los investigadores nunca vieron las avispas, los insectos apestivos o las polillas de halcón cuyas firmas genéticas recolectaron. Pero todos esos, y muchos más, estaban ahí fuera.
Los investigadores, del Instituto Swiss Federal para la Investigación de Bosques, Nieve y Paisaje, estaban probando un nuevo enfoque para el monitoreo de la biodiversidad, en este caso para mapear la vida de los insectos en diferentes tipos de vegetación. Constituyen uno de los muchos equipos que ahora implementan un conjunto de tecnologías para rastrear la naturaleza en una resolución y ritmo que alguna vez fue inimaginable para los taxonomistas. “Sabemos mucho más sobre lo que está sucediendo”, me dijo Camille Albouy, una científica ambiental de ETH Zurich, y miembro del equipo, “incluso si mucho aún nos escapa”.
Hoy, robots autónomos recolectar ADN mientras que los secuenciadores de vanguardia procesan muestras genéticas rápidamente y a bajo precioy los algoritmos de aprendizaje automático detectan la vida por sonido o forma. Estas tecnologías están revolucionando la capacidad de la humanidad para catalogar las especies de la Tierra, que se estima en el número de 8 millones, aunque quizás mucho, mucho más, al iluminar la vida repleta que a menudo elude la observación humana. Solo sobre 2.3 millones de especies han sido descritos formalmente. El resto es sin nombre y sin estudios, parte de lo que los biólogos llaman taxones oscuros.
Los insectos, por ejemplo, probablemente componen más de la mitad de todas las especies animales, pero la mayoría (una estimada cuatro de cinco) nunca han sido grabados por la ciencia. Desde los trópicos hasta los polos, en tierra y en el agua, polinizan, se presionan, eliminan, se maduran y parasitan, una mayoría no observada de la vida en la Tierra. “Es difícil relacionarse con los no específicos de lo vasta que es realmente nuestra ignorancia”, un consorcio internacional de científicos de insectos lamentado En 2018. Valerio Caruso, entomólogo de la Universidad de Padua, en Italia, estudia las moscas que se escabullen, una familia deslizante que contiene aproximadamente entre 30,000 y 50,000 especies. Solo se han descrito unos 4.000, me dijo Caruso. “Una vida no es suficiente para entenderlos a todos”.
Las mínimas distinciones dentro de una familia de moscas importan más de lo que parecen: las especies que parecen idénticas pueden ocupar nichos ecológicos completamente diferentes, evadiendo diferentes depredadores y cazando diferentes presas, parasitando diferentes huéspedes, polinizar diferentes plantas, descomponer diferentes materiales o llevar diferentes enfermedades. Cada uno es un experimento evolutivo único que podría dar lugar a compuestos que desbloquean nuevos medicamentos, comportamientos que ofrecen soluciones agrícolas y otras adaptaciones que podrían promover nuestra comprensión de cómo persiste la vida.
Solo con las máquinas y la tecnología actual, los científicos tienen la posibilidad de mantenerse al día con la abundancia de la vida. Durante la mayor parte de la historia, los humanos se han basado principalmente en sus ojos para clasificar el mundo natural: las observaciones de forma, tamaño y color ayudaron a Carl Linnaeus a un catálogo de aproximadamente 12,000 especies en el siglo XVIII, una empresa monumental, pero una fracción ridícula de la realidad. La contabilización de cada criatura exigió el trabajo meticuloso de deshidratación, disección, montaje, fijación, etiquetado, esencialmente las principales técnicas disponibles hasta el cambio del siglo XXI, cuando la secuenciación genética permitió a los taxonomistas acercarse a los códigos de barras de ADN. Incluso entonces, esos podrían no haber identificado muestras más allá del género o la familia.
Ahora, las tecnologías como Edna, la secuenciación de alto rendimiento, la robótica autónoma y la IA han ampliado nuestra visión del mundo natural. Decodifican los genomas de hongos, bacterias y levaduras que son difíciles o imposibles de cultura en un laboratorio. IA especializada aislado Las llamadas de las especies de grabaciones ruidosas, que traducen vibraciones de aire en una guía de campo acústico. Otros analizan los píxeles de la foto a desenredar Variaciones en las venas del ala o las cerdas tan bien como una muga de polvo para identificar y clasificar especies estrechamente relacionadas. Los escaneos 3-D de alta resolución permiten a los investigadores visualizar Anatomías minúsculas sin levantar un bisturí. Otras herramientas pueden asignar ecosistemas dinámicos a medida que se transforman en tiempo real, seguimiento cómo los humedales se contraen y expanden la temporada por temporada o aprovechan cientos de millones de observaciones de bases de datos de ciudadanos para identificar especies y asignar sus rangos de cambio.
Una configuración sin pretensiones en una exuberante selva de la selva panameña involucraba una luz UV que atraía polillas a un panel blanco y una cámara con energía solar que tomaba una foto cada 10 segundos, desde el anochecer hasta el amanecer. En una sola semana, la IA procesó muchos miles de imágenes cada noche, en las que los expertos detectaron 2,000 especies de polillas, la mitad de ellas desconocidas para la ciencia. “Me rompe el corazón ver a la gente pensar que la ciencia se trata de concluir los últimos detalles de la comprensión, y que todos los grandes descubrimientos están hechos”, me dijo David Rolnick, científico informático de la Universidad McGill y el Instituto de AI de Quebec, que formó parte de la expedición. En Colombia, uno de los países más biodiversos del mundo, la combinación de datos recolectados con drones y aprendizaje automático ha ayudado a describir Decenas de miles de especies200 de los cuales son nuevos en la ciencia.
El campo de visión de estas herramientas sigue siendo finito. Algoritmos de IA Ver solo en cuanto a sus datos de capacitación y datos taxonómicos sobrerrepresente Los organismos globales del norte y carismáticos. En una importante base de datos de biodiversidad de acceso abierto, por ejemplo, menos que 5 por ciento De las entradas en los últimos años se referían a los insectos, mientras que más del 80 por ciento relacionado con las aves (que representan menos del 1 por ciento de las especies con nombre). Debido a que muchos taxones oscuros están ausentes de los conjuntos de datos de capacitación, incluso los modelos de reconocimiento de imágenes más avanzados funcionan mejor como el triaje, clasificando de manera lacal a través de taxones familiares y marcando nuevos descubrimientos para que los taxonomistas humanos investiguen.
Los sistemas de IA “no tienen intuición; no tienen creatividad”, dijo Rolnick, cuyo equipo se creó Antena, Una plataforma AI lista para usar para ecologistas. Los taxonomistas humanos aún son mejores para imaginar cómo surgió una característica rara evolutivamente, o explorando las ligeras diferencias que pueden marcar una especie completamente nueva. Y, en última instancia, cada identificación, ya sea por algoritmo o ADN o experto humano, todavía depende de las personas.
Eso humano mano de obra También es un recurso disminuido, especialmente en entomología. “El número de personas que se les paga por ser taxonomistas en el mundo es prácticamente nula”, dijo Rolnick. Y el tiempo está en contra de ellos. Los museos de historia natural más grande del mundo tienen una gran cantidad de especímenes y objetos (más de mil millones, según uno estudiar) Sin embargo, solo una fracción de ellos tiene registros accesibles digitalmente, y los registros genómicos son accesibles para solo el 0.2 por ciento de las muestras biológicas. Muchas colecciones históricas, todos esos cajones repletos de muestras fijadas, aplanadas y rellenas; Todos esos frascos de seres flotantes son crónicamente sin fondosy sus contenidos son vulnerables a las consecuencias físicas de la negligencia. Los fluidos de preservación se evaporan, las malas condiciones de almacenamiento invitan a plagas y moho, y el ADN se degrada hasta que no se puede encontrar.
Las herramientas de hoy aún están lejos de capturar completamente el alcance y la complejidad de la biodiversidad de la Tierra, y gran parte de eso podría desaparecer antes de que alguien lo catalogue. “Somos muy pocos, estudiando demasiadas cosas”, dijo Caruso, el entomólogo de Padua. Muchos comparan la taxonomía con la catalogación de una biblioteca ya en llamas. Como Mehrdad Hajibabaei, director científico del Centro de Biodiversidad Genómica de la Universidad de Guelph, en Canadá, me dijo: “No estamos recolectando sellos aquí”. En cambio, los taxonomistas están trabajando para preservar una memoria planetaria, un archivo de la vida, y para decodificar qué rasgos ayudan a las criaturas a adaptarse, migrar o sobrevivir en un clima que cambia rápidamente.
La crisis climática está desentrañando los ciclos de vida de la vida silvestre en todo el mundo, por una estimación, para aproximadamente la mitad de todas las especies. Flores ahora floración semanas antes de que los polinizadores agiten; fruta cruz de caballo Antes de que las aves migratorias puedan alcanzarlo. Mariposas en sintonía con la lluvia desfallecer en la sequía. Pájaros tropicales y plantas alpinas Sube hacia las cimas más frías, aunque finitas. Pez deslizar más lejos al mar; mosquitos que transportan enfermedades conducir el calor en nuevos territorios. Clima extremo en los polos tensiones musgo y liquen cruciales, y estancamiento hábitats enteros en horas. Masas Masas ahora son rutinarios.
“Una vez que pierdas una especie, probablemente perderás más especies”, dijo Caruso. “Con el tiempo, todo va a colapsar”. Uno de cada ocho podría desaparecer Para el final de Century, muchos de ellos taxones oscuros, perdidos antes de conocerlos. La mayoría de los países, y los organismos globales como la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza, no pueden evaluar, y por lo tanto no puede protegerorganismos sin nombre. Como Edward O. Wilson dijo Tiempo En 1986: “Es como tener astronomía sin saber dónde están las estrellas”.
La taxonomía asistida por la máquina de hoy enfrenta el mismo problema que Linnaeus hizo: la complejidad de la naturaleza aún supera con creces la información humana, incluso con la ayuda de las máquinas. “No percibimos el mundo como es en toda su gloria caótica”, escribió la bióloga Carol Kaesuk Yoon en su libro de 2010, Naturaleza de nombres. “Sentimos un subconjunto muy particular de lo que nos rodea, y lo vemos de una manera particularmente humana”. Por otro lado, cada nuevo punto de datos agudiza los modelos predictivos que guían la conservación, dice Evgeny Zakharov, director de genómica del Centro de Genómica de Biodiversidad. “Cuanto más sepamos sobre el mundo, más poder tendremos para manejarlo y protegerlo adecuadamente”, me dijo. Con las herramientas, la velocidad del trabajo de los taxonomistas se está acelerando, pero también lo es la cuenta regresiva: tomarán toda la ayuda que puedan obtener.
