El novembre de 2018, la comunitat científica va donar el tret de sortida d’un dels projectes més ambiciosos del moment amb el naixement del Projecte del BioGenoma de la Terra (EBP per les seves sigles en anglès). Aquest projecte és un esforç coordinat amb personal investigador d’arreu del món amb l’ambició de seqüenciar el genoma de l’1,5 milions d’espècies eucariotes que s’estima que habiten al planeta Terra.
Dos anys després, el Projecte del BioGenoma de la Terra ha acabat la seva fase pilot i comença la producció a gran escala; una fita que esperen aconseguir gràcies a la col·laboració dels projectes afiliats.
Al territori de parla catalana, comptem amb la Iniciativa Catalana pel BioGenoma de la Terra, un d’aquests projectes afiliats impulsat per la Societat Catalana de Biologia que, per segon any consecutiu, financia la producció de genomes d’alta qualitat al territori. I, en aquesta segona ronda, la Iniciativa Catalana de l’EBP ha becat tres projectes que surten del Parc de Recerca Biomèdica de Barcelona (PRBB).
El projecte del BioGenoma de la Terra vol seqüenciar el genoma de l’1,5 milions d’espècies eucariotes que s’estima que habiten al planeta.
Rèptils d’alçada
La sargantana pallaresa (Iberolacerta aurelioi), és una de les vuit sargantanes del gènere Iberolacerta que habiten a la península Ibèrica. Concretament, la trobem a tarteres d’alta muntanya, per damunt dels 2000m, en una reduïda illa de muntanyes de l’est dels Pirineus.
A Catalunya, aquesta espècie en perill d’extinció habita íntegrament dins el parc natural de l’Alt Pirineu. I gràcies als esforços de conservció de la fauna i la flora del parc aquest rèptil és una espècie emblemàtica de la regió. Aquesta és una sargantana robusta i té un cicle vital marcat per un llarg període d’hibernació. Per això, quan arriba el maig menja, s’engreixa, pon ous i fa créixer les cries abans de tornar a hibernar a finals de setembre.
Però a banda del seu cicle de vida peculiar, la sargantana pallaresa té moltes similituds amb la sargantana arànica (Iberolacerta aranica) i la sargantana pirinenca (Iberolacerta bonnali), de qui es va separar fa pocs milers d’anys. I la voluntat de conèixer les relacions evolutives entre aquestes tres sargantanes ha fet que el grup de recerca en sistemàtica, biogeografia i evolució dels rèptils i amfibis de l’Institut de Biologia Evolutiva (IBE: CSIC-UPF) liderat pel Salvador Carranza, s’hagi fixat en aquest rèptil emblemàtic.
Un corall desubicat
Els esculls marins són estructures físiques generades per éssers vius que protegeixen el litoral i són punts amb una elevada riquesa de diversitat. Malgrat que la majoria d’esculls marins estan formats per coralls, al Mediterrani la majoria d’ells provenen d’estructures calcàries produïdes per algunes algues o esponges. Tot i així, a la costa del País Valencià, a les illes Columbretes, tenim una espècie singular: Cladocora caespitosa, que és l’únic corall que forma esculls a les nostres costes.
Però Cladocora té altres característiques que la fan especial. I és que, a diferència de la majoria de coralls, reté les espècies que viuen en simbiosi al seu interior. Per això, quan es donen circumstàncies ambientals adverses, com podria ser un augment de temperatures sobtat, els simbionts no poden sortir i moren amb l’hoste.
Per tot plegat el grup d’ecologia microbiana i evolució de l’Institut de Biologia Evolutiva (IBE: CSIC-UPF), liderat pel Javier del Campo s’ha fixat en ella. A més, Cladocora és una espècie en perill d’extinció. Per això cal “tenir informació genòmica de qualitat el més aviat possible per generar eines útils per a la seva conservació i preservació”.
L’equip lideat per del Campo, espera que aquest genoma els ajudi a estudiar l’efecte del canvi climàtic en l’expressió dels gens d’aquest corall.
Una esponja rara i un ctenòfor invasor
“Les esponges són animals poc emblemàtics, i sovint no en tenim massa informació. I de les esponges calcàries, menys!”. Així és com l’Arnau Sebé-Pedrós, cap del grup de genòmica de cèl·lula única i evolució del Centre de Regulació Genòmica (CRG) presenta Clarthrina clathrus, una esponja calcària que habita les aigües de l’Atlàntic i el Mediterrani.
“Les esponges calcàries i la resta de les esponges s’assemblen tant entre elles com ens podem assemblar una Drosophila i un humà”, explica Sebé-Padrós. Per això generar un genoma de qualitat de Clarthrina, permetrà tenir un genoma de referència “de proximitat” del llinatge per estudiar els tipus cel·lulars que tenen, com és la seva biologia cel·lular i molecular i la seva evolució. Per fer-ho, treballen amb la biòloga experta en esponges, Ana Riesgo, amb qui han anat a Blanes a recol·lectar l’esponja.
Estudiar aquests organismes singulars, que evolutivament ens queden molt lluny, fa que puguem descobrir noves vies metabòliques o molècules de les que en podem treure profit, com és el cas de l’antitumoral citarabina, descobert en una esponja marina.
Però l’Arnau també vol seqüenciar el genoma d’una espècie molt abundant. El ctenòfor Mnemiopsis leidyi, una espècie invasora al Mediterrani que creix desmesuradament en determinades condicions. “A les badies interiors del delta de l’Ebre quan hi ha un creixement sobtat de Mnemiopsis leidyi diuen que hi ha ‘mala aigua’, perquè l’aigua es torna densa”, explica Sebé-Padrós.
I és que “els ctenòfors són com les meduses, que com més degradats estan els oceans, millor els va”. L’estudi del seu genoma permetrà explicar el seu creixement i ajudarà a entendre millor el desenvolupament animal i l’origen de les neurones. Per això l’Arnau en vol seqüenciar el genoma. Tot i que no serà el primer, espera millorar la qualitat del genoma original que es va seqüenciar fa 10 anys.
El canvi climàtic, la gran amenaça
Malgrat que sembli que aquestes quatre espècies no tenen res en comú, la crisi climàtica està condicionant la seva presència al medi. Però l’única espècie que en surt beneficiada és Mnemiopsis leidyi.
En general, “el canvi climàtic compromet les condicions ideals del desenvolupament dels organismes”, explica del Campo. I les espècies marines sèssils (que viuen enganxades al fons marí i no poden escapar-se nedant), com els coralls i les esponges, estan més amenaçades. Segons el biòleg, “el canvi climàtic causa un augment de la temperatura de l’aigua però també afavoreix la proliferació de patògens causants de malalties emergents. Tot plegat, altera el microbioma dels organismes marins, compromet el seu sistema immunitari i acaba amenaçant espècies com la nacra mediterrània que està en perill crític d’extinció des de 2016”.
El canvi climàtic causa un augment de la temperatura de l’aigua i afavoreix la proliferació de patògens causants de malalties emergents.
Javier del Campo, investigador principal a l’IBE.
A l’alta muntanya, l’augment de temperatures augmenta la competència entre espècies. La sargantana roquera (Podarcis muralis), que té un cicle de vida més llarg que la sargantana pallaresa i habita les zones baixes de tot el Pirineu, ha ampliat la seva distribució. “En els últims mostreigs hem vist sargantana roquera a 2000m – on viu la pallaresa -, en zones on no l’havíem vist mai”, explica Salvador Carranza. I encara que, a dia d’avui, les dues espècies encara no competeixen, estan separades per poc més de 100m.
El projecte del BioGenoma Català
Sigui per fer front a la crisi climàtica o per entendre l’evolució de les espècies, tenir nous genomes generarà nous coneixements. Cosa que segons del Campo “ja té valor, per sé. I és que allò que avui no saps per a què serveix, demà pot ser crucial per sortir d’una pandèmia”, explica. Aquest coneixement serà molt valuós per professionals com el Salvador Carranza que, malgrat conèixer la biologia, l’ecologia, la taxonomia i la fisiologia d’algunes espècies, fa anys que li queden preguntes per respondre.
A més, la iniciativa catalana ha unit dues comunitats de personal investigador que no sempre cohabitaven. “Ens trobem gent del museu d’història natural i de l’institut botànic amb gent que fem estudis genòmics, i s’estan generant noves xarxes de col·laboració que valen molt la pena”, explica Arnau Sebé-Padrós.
Ens trobem gent del museu d’història natural amb gent que fem estudis genòmics i sorgeixen col·laboracions que valen molt la pena.
Arnau Sebé-Padrós, cap de grup al CRG.
Aquesta iniciativa local “posa el focus en espècies endèmiques del sud d’Europa que no serien estudiades per cap iniciativa mundial”, apunta Sebé -Padrós. I “posiciona el sud d’europa en projectes de recerca d’abast mundial”. I és que, a una escala més petita, equipara el Catalan BioGenome project amb projectes ambiciosos com el Darwin tree of life del Regne Unit.
