Europa se ha puesto las pilas para frenar la pérdida de biodiversidad. El pasado septiembre arrancó de forma oficial el proyecto Biodiversity Genomics Europe (BGE), financiado por la Unión Europea con 21 millones de euros con el objetivo de dar un empuje a la genómica como herramienta para la conservación de la biodiversidad en Europa.
Para conseguirlo, este proyecto ‘paraguas’ reúne dos redes europeas ya existentes, basadas en dos tecnologías distintas del ADN:
- European Reference Genome Atlas (ERGA), que es el nodo europeo del Proyecto Biogenoma de la Tierra (EBP) liderado desde EEUU. A su vez ERGA incluye otras iniciativas a nivel regional (como la Iniciativa Catalana) o a nivel de taxonomia (como el proyecto de Genomas de Vertebrados). El objetivo de ERGA y del proyecto biogenoma de la tierra es promover y facilitar la secuenciación del genoma completo de toda la biodiversidad eucariota.
- BIOSCAN, que forma parte de la red International Barcode of Life (IBOL), liderada desde Canadá. Ésta tiene como objetivo determinar, no el genoma entero, sino unas secuencias cortas de ADN (uno o pocos genes) que actúan como unos códigos de barras. Éstos sirven para diferenciar entre especies, igual que los códigos de barras convencionales distinguen los productos en un supermercado, por ejemplo. Este proyecto pretende hacer el barcoding de miles de individuos de cada especie.
Son dos estrategias distintas, dos extremos de un rango, comenta Rosa Fernández, investigadora del Instituto de Biología Evolutiva (IBE: CSIC-UPF) y representante del consejo español de ERGA. Es lo que en inglés se denomina «depth vs breadth» (profundidad versus amplitud). Y el tipo de aproximación depende de lo que interese conseguir.
Por un lado, con la secuenciación completa se secuencia totalmente el genoma de uno o pocos individuos de cada especie (con un coste del orden de unos 5000€ por gigabase de tamaño genómico). Esto ofrece una mayor información genómica para entender el árbol de la vida (especialmente de los organismos menos conocidos), estudiar la evolución y adaptaciones, que se podrán aplicar potencialmente para la conservación de las especies, o incluso descubrir sustancias producidas por esos organismos que pueden ser relevantes a nivel biomédico.
Por otro lado, con el barcoding se secuencia tan solo un gen de miles de individuos, obteniendo muy poquita información de muchísimos individuos de forma barata (unos 3-4€ por cada gen de cada especie). Esto permite entender la composición de las comunidades y biomonitorizarlas, tener una mejor visión de la variabilidad, identificar especies crípticas y ver qué poblaciones tienen mayor diversidad genética, para así poder gestionar la biodiversidad.
El 80% de las especies del mundo no han sido todavía descubiertas o descritas a nivel científico. Por eso, el proyecto pretende crear un código de barras de ADN para cada especie, con el objetivo de crear un “inventario de la vida en la Tierra”.
En esta primera fase, el proyecto BGE pretende secuenciar alrededor de 500 especies y conseguir los «códigos de barras» de varios miles de especies más, a través de ERGA y BIOSCAN.
Colaboración a gran escala, liderazgo desde el IBE y el papel del CNAG
Un proyecto de esta envergadura es imposible realizarlo en solitario. Por eso, cuenta con un volumen de colaboraciones científicas sin precedentes, con unos 30 socios de 20 países europeos.
A nivel de España, diez centros del CSIC han recibido 1’4 M€: 800.000 para ERGA y 600.000 para BIOSCAN. Esto en parte cubrirá la recolección de 50 especies endémicas y protegidas de la Península Ibérica para secuenciar sus genomas, como parte de los 500 genomas de referencia que pretende secuenciar ERGA. La recolección de las muestras, coordinada desde el IBE, implica un gran trabajo de gestión que incluye primero la selección de que especies se van a secuenciar, y después lidiar con toda la logística de recolección, desde colectar en hielo seco y los permisos necesarios, hasta mandar las muestras a los servicios de secuenciación.
«Para no reinventar la rueda, se necesita mucha coordinación»
Rosa Fernández (IBE:CSIC-UPF)
La parte de secuenciación y ensamblaje de los genomas será precisamente la responsabilidad de otro de los centros vinculados al PRBB, el CNAG-Centro de Regulación Genómica (CRG). El Centro Nacional de Análisis Genómico es uno de los cinco principales centros de secuenciación y análisis de datos de ADN que contribuirán al proyecto. Se calcula que participará en el ensamblaje del genoma de referencia de más de 100 especies (las 50 españolas y otras provenientes del resto de Europa), que se pondrán a disposición de la comunidad internacional a través de repositorios públicos.
Las especies a secuenciar en el proyecto Biodiversity Genomics Europe (BGE) provendrán de:
- 3 hotspots de biodiversidad, en España, Grecia y Eslovenia, en cada uno de los cuales se secuenciarán alrededor de 50 especies endémicas del país.
- community samplings: especies nominadas por toda la comunidad de ERGA a nivel europeo, con énfasis en recolectar y secuenciar especies de todos los países.
- especies concretas consideradas ‘casos de estudio‘ por su especial interés, por ejemplo como transmisores de enfermedades, etc.
Pero, ¿cómo se escogen las especies concretas a secuenciar? «Estamos desarrollando unas normas de priorización para el community sampling, para decidir qué especies se secuencian. Éstas incluyen el interés de las especies (e.g. si no hay ningún otro miembro de esa familia secuenciado), el tamaño del genoma, una buena representación a nivel de países, etc.», nos cuenta Fernández. «Además, la idea es también guardar partes de las muestras en museos, y por eso tenemos colaboraciones con el Museo de Ciencias Naturales de Madrid, entre otros», añade la bióloga. Y también hay una parte de dinero para ayudar a desarrollar cultivos celulares de especies para las que todavía no existen – una especie de «criozoo» que dirigirá Tomàs Marquès-Bonet, también del IBE.
«España aportará los genomas de referencia de aproximadamente 50 especies en el marco del proyecto. El IBE coordinará la recolección de muestras, y el CNAG realizará la secuenciación»
Un gran proyecto lleno de retos
Como es de esperar, un proyecto así acarrea grandes retos. «En procesos tan largos y complejos difícil predecir todos los pasos intermedios y cómo conectarlos – la recolección, la secuenciación y análisis; desde quien se encarga de cada cosa o quién debe estar en cada reunión, a entender qué necesitan las personas que vienen en el paso posterior», nos cuenta Fernández. «Tenemos a personas expertas en distintos campos, y a veces no hablamos el mismo idioma… una persona que trabaja en el campo, o alguien que hace experimentos en el laboratorio, o alguien que hace análisis computacionales… se trabaja a distintos ritmos, se necesitan cosas diferentes. Y también hay que tener en cuenta temas legales y éticos de la recolección y envíos de muestras. Por ejemplo, ahora mandar una muestra de Grecia a Inglaterra precisa de unos permisos que no se necesitan para enviarlas desde España».
Aparte de los temas logísticos, existen retos más bien conceptuales. «Definir bien qué es un genoma de referencia (es decir, de suficiente calidad), que es lo que pretende este proyecto, no siempre es fácil. Intentamos conseguir genomas de alta calidad, pero esta calidad la definimos en función de la experiencia que tenemos de vertebrados, que son muy homogéneos. Sin embargo, los animales no modelos son mucho más variables, más desconocidos, y quizás el máximo de calidad posible es mucho más baja que la de vertebrados», explica la investigadora.
