Este estudio sobre el ADN oceánico ha posibilitado la cartografía de 317 millones de grupos génicos pertenecientes a microbios marinos de diversas partes del mundo. Aunque el océanorepresenta el hábitat más extenso del planeta, aún desconocemos buena parte de su biodiversidad. Un estudio recientemente publicado en Frontiers in Science representa un avance crucial al proporcionar la base de datos más amplia y completa hasta la fecha sobre microbios marinos, detallando su función biológica, ubicación y tipo de hábitat.
Un equipo de investigadores, liderado por Elisa Laiolo de la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología en Arabia Saudita, ha logrado un hito significativo mediante el Catálogo Global de Genes Oceánicos 1.0. Esta innovadora investigación, respaldada por avances en tecnologías de secuenciación de ADN y poder computacional, ha permitido mapear millones de grupos génicos de microbios marinos de todo el mundo.
El catálogo proporciona información sin precedentes sobre la distribución y funciones de estos microorganismos. Además de revelar sorprendentes hallazgos sobre la actividad microbiana en distintas profundidades y hábitats oceánicos, el catálogo se presenta como una herramienta crucial para monitorear los impactos humanos en los océanos y explorar aplicaciones científicas e industriales, desde la salud del océano hasta el desarrollo de medicamentos y tecnologías sostenibles.
"El Catálogo Global de Genes Oceánicos 1.0 de KMAP representa un paso significativo hacia la comprensión de la plena diversidad del océano, ya que contiene más de 317 millones de grupos génicos de organismos marinos de todo el mundo", afirmó Elisa Laiolo, autora principal de la investigación y miembro de la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología (KAUST) en Arabia Saudita. "El estudio sobre el ADN oceánico se centra en los microbios marinos, que tienen un gran impacto en la vida humana a través de su influencia en la salud del océano y el clima de la Tierra".
"El catálogo está disponible de forma gratuita a través de la Plataforma de Análisis Metagenómico de KAUST (KMAP)", agregó el autor principal del estudio, Carlos Duarte, docente de KAUST. "Los científicos pueden acceder al catálogo de forma remota para investigar cómo funcionan diferentes ecosistemas oceánicos, rastrear el impacto de la contaminación y el calentamiento global, y buscar aplicaciones biotecnológicas como nuevos antibióticos o formas innovadoras de degradar plásticos. Las posibilidades son infinitas".
Los investigadores han estado cartografiando la biodiversidad marina durante cientos de años, pero se han enfrentado a diversos desafíos para crear un atlas completo de la vida oceánica. Uno de ellos es que la mayoría de los organismos marinos no pueden estudiarse en un laboratorio. El surgimiento de las tecnologías de secuenciación de ADN superó este obstáculo al permitir la identificación directa de organismos a partir del agua y sedimentos oceánicos.
"Ya que cada especie tiene su propio conjunto de genes, podemos identificar qué organismos se encuentran en una muestra oceánica analizando su material genético", explicó Laiolo. “Dos avances tecnológicos han hecho posible esto a gran escala”.
"El primero es el enorme aumento en la velocidad y la disminución en el costo de las tecnologías de secuenciación de ADN. Esto ha permitido a los investigadores secuenciar todo el material genético en miles de muestras oceánicas"
"El segundo es el desarrollo de una gran potencia computacional y tecnologías de inteligencia artificial, lo que hace posible analizar estas millones de secuencias"
El equipo utilizó KMAP para analizar secuencias de ADN de 2,102 muestras oceánicas tomadas a diferentes profundidades y ubicaciones alrededor del mundo. Esta avanzada infraestructura informática identificó 317.5 millones de grupos génicos, de los cuales más de la mitad pudieron clasificarse según el tipo de organismo y la función génica. Al combinar esta información con la ubicación y el tipo de hábitat de la muestra, el catálogo resultante proporciona información sin precedentes sobre qué microbios viven dónde y qué función desempeñan.
"Este logro refleja la importancia crítica de la ciencia abierta", dijo Duarte. "La construcción del catálogo solo fue posible gracias a ambiciosas expediciones globales en las que se recopilaron las muestras y al compartir el ADN de las muestras en el Archivo Europeo de Nucleótidos de acceso abierto. Continuamos estos esfuerzos colaborativos al poner el catálogo a disposición de manera gratuita"
El catálogo ya ha revelado una diferencia en la actividad microbiana en la columna de agua y el fondo del océano, así como una sorprendente cantidad de hongos que viven en la zona 'crepuscular' mesopelágica. Estas y otras percepciones ayudarán a los científicos a comprender cómo los microbios que habitan en diferentes hábitats dan forma a los ecosistemas, contribuyen a la salud del océano e influyen en el clima.
Duarte advierte que, a pesar de sus claros beneficios, el futuro del catálogo es incierto. Un obstáculo importante es el estado de la legislación internacional sobre el reparto de beneficios derivados de descubrimientos realizados en aguas internacionales.
“Aunque el Tratado de los Altos Mares de 2023 ofrece algunas soluciones, podría obstaculizar inadvertidamente la investigación al reducir los incentivos para que empresas y gobiernos inviertan. Esta incertidumbre debe resolverse ahora que hemos llegado al punto en que las tecnologías genéticas e de inteligencia artificial podrían desbloquear innovaciones y avances sin precedentes en la biotecnología marina”, advierte.
El catálogo también sirve como punto de referencia para rastrear el efecto de impactos humanos como la contaminación y el calentamiento global en la vida marina. Además, ofrece una gran cantidad de material genético que los investigadores pueden analizar en busca de nuevos genes que podrían utilizarse en el desarrollo de medicamentos, energía y agricultura. Este logro destaca la importancia de la ciencia abierta y colaborativa para comprender y preservar la riqueza del ecosistema marino.
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