Por Fabiola Arcos, investigadora Centro Regional Fundación CEQUA
Los avances metodológicos de la biología molecular (aislamiento y purificación de ácidos nucleicos (ADN y ARN), secuenciación masiva de nueva generación (NGS) y ensamblado de secuencias y genomas), han hecho posible el desarrollo de una nueva área de conocimiento: la Metagenómica.
La metagenómica es el análisis del metagenóma, el cual es el conjunto del ADN de los diversos microorganismos presentes en un hábitat. Además es una herramienta novedosa que estudia los genes microbianos de una población.
Desde el punto de vista biotecnológico, la metagenómica es una herramienta importante en la búsqueda de nuevas actividades enzimáticas de interés industrial. Sus alcances han sido sorprendentes, ya que ha permitido el descubrimiento de nuevos antibióticos, genes, enzimas, estructuras proteicas y rutas metabólicas.
A partir de los primeros estudios realizados en el año 2000, esta disciplina se diversificó en la búsqueda de nuevos antibióticos, enzimas, rutas metabólicas y estudios de dinámica de poblaciones no caracterizadas y de importancia biotecnológica. Estos trabajos también sentaron la base metodológica de la metagenómica que consiste en la: selección de la muestra ambiental, la extracción de ADN, la selección del método de análisis (secuenciación, escrutinio funcional, etc.) y la integración de la información.
Un ejemplo es el megaproyecto realizado por el grupo de la investigadora Valeria Souza Saldívar de la UNAM, sobre el estudio de diversidad microbiana que se realiza en Cuatro Ciénegas, Coahuila, México, , el cual es un conjunto de 300 pozas de agua salada en el desierto de Chihuahua, muchas de ellas termales (30-40°C) y algunas ricas en sales pero pobres en nutrientes (oligotrófico) con condiciones ambientales semejantes a la tierra primitiva y a otros planetas como Marte (Escalante et al. 2008). Mediante el uso de metagenómica se descubrió que la diversidad microbiana acuática encontrada en Cuatro Ciénegas es sorprendentemente una de las más diversas del planeta (Nee, 2003).
Adicionalmente, por medio de metagenómica comparativa se ha estudiado la población de dos comunidades de tapetes microbianos acuáticos (rojos y verdes) con nutrientes limitantes distintos en Cuatro Ciénegas. Se encontró que a pesar de que el medio es pobre en distintos nutrientes, los complejos microbianos utilizan distintas estrategias de sobrevivencia (Peimbert et al. 2012).
Por otra parte, las regiones frías del planeta como el Polo Norte, la Antártica, los Andes, regiones congeladas de países nórdicos entre otros han sido de interés para estudiar la diversidad y la dinámica microbiana debido a que son sitios interesantes desde distintos puntos de vista: estructura de proteínas, mecanismos de supervivencia, aplicaciones industriales y astrobiológico (astrobiología: disciplina científica que estudia el origen de la vida en el universo).
De los análisis metagenómicos y metatranscriptómicos (metatranscriptómica: estudio del ARN de una comunidad ambiental) en ambientes hipersalinos o halofílicos (aquellos que poseen una concentración salina elevada, muy superior a la de los hábitats acuáticos marinos y oceánicos) de la Antártica se han identificado genes que no corresponden a taxas conocidas de ambientes fríos y que podrían ser nuevos representantes de estas taxas capaces de sobrevivir en crioambientes halofílicos (Lay et al., 2013).
En las condiciones donde disminuye rápidamente la temperatura, mediante la metagenómica se encontró que numerosos genes llamados “cold-shock response” se activan para regular el metabolismo a diferentes niveles, desde la protección del ADN, hasta la inducción de vías metabólicas relacionadas con la síntesis de crioprotectores [Lewin et al., 2013).
Estos estudios proveen evidencia de cómo los microorganismos son exitosos en ambientes extremos de nuestro planeta y plantear hipótesis de cómo podrían sobrevivir en otros sistemas exo-planetarios donde se ha encontrado agua, como Marte y las lunas Europa y Encelado (Lay et al., 2013).
En el Centro Regional Fundación CEQUA iniciaremos un megaproyecto de metagenómica con colaboración de la Dra. Valeria Souza Saldívar, para iniciar un monitoreo sistemático de las comunidades microbianas de fiordos y canales de la región de Magallanes y Antártica chilena. @prensaantartica
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