Cada vez más, la comunidad científica tiene claro que para avanzar hay que trabajar en equipo. Por ello, y para alcanzar el ambicioso objetivo de secuenciar el genoma de todas las especies eucariotas que habitan el planeta Tierra, se ha gestado el Proyecto del Biogenoma de la Tierra (EBP por sus siglas en inglés).
«Es un proyecto paraguas que agrupa diversos nodos de trabajo que, con una orientación taxonómica o geográfica, pretenden obtener genomas de alta calidad de las diferentes especies que habitan el planeta», explica Roderic Guigó, jefe del grupo de biología computacional del procesamiento del ARN, coordinador del programa de bioinformática en el Centro de Regulación Genómica (CRG) y catedrático del Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud, Universidad Pompeu Fabra (DCEXS-UPF).
Efectivamente, dentro del EBP se integran varios proyectos o nodos de trabajo que se organizan a pequeña o gran escala y aportan financiación. Estos pueden estar enfocados en:
- Organismos: como el proyecto del genoma de los vertebrados (VPG), que está centrado en vertebrados, o el I5K centrado en insectos.
- Regiones: como el Darwin Tree of Life, en las Islas Británicas; la iniciativa catalana del EBP o el European Reference Genome Atlas (ERGA) a nivel de toda Europa.
Además, el EBP pretende «establecer una manera de trabajar para que todos los genomas tengan unos mismos estándares de calidad», explica Rosa Fernández, jefa del laboratorio de filogenómica de los metazoos del Instituto de Biología Evolutiva (IBE: CSIC-UPF).
El Proyecto del Biogenoma de la Tierra nace con tres objetivos claros
- conocer la biodiversidad de la Tierra para poder protegerla
- entender cómo funcionan los ecosistemas
- obtener beneficios para el bienestar humano
Pero los investigadores aún ven más ventajas. «Nos permitirá aprender mucho», explica Rosa Fernández con emoción. Durante muchos años, «la genética ha desarrollado un montón de técnicas para estudiar en profundidad las especies que generan más interés: los organismos modelo y los vertebrados«. Y ahora ha llegado el «momento de aplicar todas estas herramientas a otras especies«, dice la bióloga evolutiva.
Según Fernández, desconocemos muchas especies que son clave para el mantenimiento de los ecosistemas, como los gusanos de tierra, sólo porque «son poco atractivos para el público general y pocos científicos trabajan con ellos.»
Ha llegado el momento de aplicar las herramientas y técnicas genéticas que se han desarrollado en los últimos años en otras especies, más allá de los organismos modelo y los vertebrados.
Rosa Fernández (IBE)
Cataluña lidera una potente iniciativa local
Este año, el grupo de filogenómica de los metazoos que lidera Rosa Fernández, ha conseguido una de las ocho becas que ha convocado la Sociedad Catalana de Biología para impulsar el proyecto del biogenoma catalán, una iniciativa de orientación geográfica, que pretende secuenciar todas las especies eucariotas de Catalunya y los países catalanes. Con esta ayuda, podrán secuenciar el genoma de Norana najaformis, «una especie de lombriz gigante que tiene una distribución muy reducida en Cataluña en la zona del Ordal«, explica la directora.
A día de hoy, en la iniciativa catalana «trabajan activamente institutos en Valencia, el principado, Cataluña norte, Andorra y Mallorca», explica Roderic Guigó. Y es que la acogida del proyecto en el territorio ha sido muy buena, gracias a «la gran afición naturalista que hay en el país.» Pero el bioinformático destaca otros aspectos que hacen que la iniciativa catalana tenga un gran impacto. «La situación de Cataluña entre el mediterráneo y los Pirineos hace que tenga una gran riqueza de especies. A pesar de ser un territorio pequeño, aquí viven cerca del 30% de las especies que se pueden encontrar en Europa. Y, además, aquí tenemos las infraestructuras adecuadas para poder producir genomas de gran calidad, como el Centro Nacional de Análisis Genómico (afiliado al CRG; CNAG-CRG) y el Barcelona Supercomputing Center. «
ERGA, la iniciativa europea
El pasado mes de octubre, representantes de varios países europeos crearon el ERGA, el atlas europeo de referencia de los genomas, una gran iniciativa para contribuir al EBP a nivel de Europa. Y Rosa es una de las dos representantes españolas que participa en el consejo. Ella explica que «en poco tiempo ya somos más de 500 miembros entre expertos en taxonomía, secuenciación y computación que trabajamos de manera conectada y coordinada para generar redes productivas y sumar los conocimientos científicos de unos y otros.»
A pesar de que el proyecto es muy joven, desde el ERGA ya han comenzado a trabajar en un primer proyecto piloto que ha puesto el foco en «los nematomorfos, un filum muy desconocido del que ni siquiera se conoce su posición en el árbol de la vida«, explica Fernández.
Las claves para conseguir una buena secuencia
Todos los nodos de trabajo del EBP tienen un objetivo común: obtener genomas de alta calidad del máximo número de especies. Por eso ha sido clave la mejora de la técnica. «La tecnología para secuenciar genomas ha mejorado mucho en esta última década«, explica Tyler Alioto jefe del grupo de de anotación y ensamblaje del genoma del CNAG-CRG. «Hace diez años, tan sólo podíamos secuenciar fragmentos de algunos centenares de bases de longitud, y ahora secuenciamos regiones de cientos de miles de bases«. Y tener regiones más grandes facilita el ensamblaje del genoma.
Tyler explica que «hace una década ensamblar el genoma era como hacer un puzzle de 5000 piezas muy pequeñas.» Si el genoma fuera un puzzle de un paisaje «habrías tenido muchas piezas azules con un pedazo de cielo. Ahora, las piezas son más grandes y únicas y aparte de un trozo de cielo hay una parte de un árbol o de una montaña. Por lo tanto, es más fácil ordenar este puzzle.»
«Hace una década ensamblar el genoma era como hacer un puzzle de 5000 piezas pequeñas. Ahora, las piezas son más grandes y únicas y es más fácil ordenar el puzzle»
Tyler Alioto; CNAG-CRG
Sin embargo, en el proceso de secuenciar genomas de calidad todavía hay tres cuellos de botella. «El primero, es identificar y clasificar bien las especies. Para eso se necesitan buenos taxónomos. En segundo lugar es clave preservar bien las muestras para extraer un ADN de calidad. Y el tercero, poder secuenciar regiones cada vez más largas para poder ensamblar fácilmente», explica Alioto.
Las aplicaciones del EBP
Quizás algunos os preguntáis si tiene sentido este esfuerzo de comunicación y cooperación internacional por el solo hecho de conseguir tener una biblioteca de genomas de las especies eucariotas. Pero los genomas sólo son el primer paso para conocer y preservar mejor la biodiversidad.
Según Fernández, «tener los genomas nos permite comparar las piezas genéticas de diferentes especies y entender cómo ha sido la evolución de los genes». Pero esta herramienta no sólo sirve para estudiar la evolución. Alioto añade que «secuenciar genomas de varios individuos de una población, es una buena herramienta para entender si una especie está en peligro, porque lo está y poder, a partir de ahí, tomar medidas para recuperarla«.
«Estamos viviendo una extinción masiva debida a la actividad del hombre. Por eso tenemos la oportunidad y la obligación de hacer todo lo posible para preservar la biodiversidad»
Tyler Alioto; CNAG-CRG
Y no sólo eso. Mirando al futuro, «un área que comienza ahora, aunque es un poco polémica, es utilizar las tecnologías genéticas para hacer conservación de las especies«, explica Guigó. Un ejemplo es el caso de Australia, donde no hay especies autóctonas de sapos tóxicos. En 1935, introdujeron el sapo gigante, un animal que, ante la amenaza, libera una toxina que causa arresto cardiaco y la muerte a los animales que la intentan depredar. Mediante la tecnología CRISPR, científicos australianos «detoxificaron» los sapos para detener los efectos deteriorantes en la fauna autóctona causados por este anfibio.
Sea como sea, no se puede proteger lo que no se conoce. Por eso vale la pena «tapar el agujero negro debido a la falta de información que tenemos de la historia natural», concluye Fernández.
