En noviembre de 2018, la comunidad científica dio el pistoletazo de salida de uno de los proyectos más ambiciosos del momento con el nacimiento del Proyecto del BioGenoma de la Tierra (EBP por sus siglas en inglés). Este proyecto es un esfuerzo coordinado con personal investigador de todo el mundo con la ambición de secuenciar el genoma del 1,5 millones de especies eucariotas que se estima que habitan en el planeta Tierra.
Dos años después, el Proyecto del BioGenoma de la Tierra ha terminado su fase piloto y comienza la producción a gran escala. Un hito que esperan conseguir gracias a la colaboración de los proyectos afiliados.
En el territorio de habla catalana, contamos con la Iniciativa Catalana por el BioGenoma de la Tierra, uno de estos proyectos afiliados impulsado por la Sociedad Catalana de Biología que, por segundo año consecutivo, financia la producción de genomas de alta calidad en el territorio. Y, en esta segunda ronda, la Iniciativa Catalana del EBP ha becado tres proyectos que salen del Parque de Investigación Biomédica de Barcelona (PRBB).
El proyecto del BioGenoma de la Tierra quiere secuenciar el genoma del 1,5 millones de especies eucariotas que se estima que habitan en el planeta.
Reptiles de altura
La lagartija pallaresa (Iberolacerta aurelioi), es una de las ocho lagartijas del género Iberolacerta que habitan en la península Ibérica. Concretamente, la encontramos en canchales de alta montaña, por encima de los 2000m, en una reducida isla de montañas del este de los Pirineos.
En Cataluña, esta especie en peligro de extinción habita íntegramente en el parque natural del Alt Pirineu. Y gracias a los esfuerzos de conservación de la fauna y la flora del parque, este reptil es una especie emblemática de la región. Esta es una lagartija robusta y tiene un ciclo vital marcado por un largo período de hibernación. Por eso, cuando llega mayo come, engorda, pone huevos y hace crecer a las crías antes de volver a hibernar a finales de septiembre.
Pero aparte de su ciclo de vida peculiar, la lagartija pallaresa tiene muchas similitudes con la lagartija aránica (Iberolacerta aranica) y la lagartija pirenaica (Iberolacerta bonnali), de la que se separó hace pocos miles de años. Y esta voluntad de conocer las relaciones evolutivas entre estas tres lagartijas ha hecho que el grupo de investigación en sistemática, biogeografía y evolución de los reptiles y anfibios del Instituto de Biología Evolutiva (IBE: CSIC-UPF) liderado por el Salvador Carranza, se haya fijado en este reptil emblemático.
Un coral desubicado
Los arrecifes marinos son estructuras físicas generadas por seres vivos que protegen el litoral y son puntos con una elevada riqueza de diversidad. Aunque la mayoría de arrecifes marinos están formados por corales, en el Mediterráneo la mayoría de ellos provienen estructuras calcáreas producidas por algunas algas o esponjas. Sin embargo, en la costa del País Valenciano, en las islas Columbretes, tenemos una especie singular: Cladocora caespitosa, que es el único coral que forma arrecifes en nuestras costas.
Pero Cladocora tiene otras características que la hacen especial. Y es que, a diferencia de la mayoría de corales, retiene a las especies que viven en simbiosis en su interior. Por eso, cuando se dan circunstancias ambientales adversas, como podría ser un aumento de temperaturas repentino, los simbiontes no pueden salir y mueren con el huésped.
Por todo ello, el grupo de ecología microbiana y evolución del Instituto de Biología Evolutiva (IBE: CSIC-UPF), liderado por Javier del Campo se ha fijado en ella. Además, Cladocora es una especie en peligro de extinción. Por eso es necesario “tener información genómica de calidad lo antes posible para generar herramientas útiles para su conservación y preservación”.
El equipo liderado por del Campo, espera que este genoma les ayude a estudiar el efecto del cambio climático en la expresión de los genes de este coral.
Una esponja rara y un ctenóforo invasor
“Las esponjas son animales poco emblemáticos, ya menudo no tenemos demasiada información. Y de las esponjas calcáreas, ¡menos!”. Así es como Arnau Sebé-Pedrós, jefe del grupo de genómica de célula única y evolución del Centro de Regulación Genómica (CRG) presenta Clarthrina clathrus, una esponja caliza que habita las aguas del Atlántico y el Mediterráneo.
“Las esponjas calcáreas y el resto de las esponjas se parecen tanto entre ellas como podemos parecernos una Drosophila y un humano”, explica Sebé-Padrós. Por eso generar un genoma de calidad de Clarthrina, permitirá tener un genoma de referencia “de proximidad” del linaje para estudiar los tipos celulares que tienen, como es su biología celular y molecular y su evolución. Para ello, trabajan con la bióloga experta en esponjas, Ana Riesgo, con la que han ido a Blanes a recolectar la esponja.
Estudiar estos organismos singulares, que evolutivamente nos quedan muy lejos, hace que podamos descubrir nuevas vías metabólicas o moléculas de las que podemos sacar provecho, como es el caso del antitumoral citarabina, descubierto en una esponja marina.
Pero Arnau también quiere secuenciar el genoma de una especie muy abundante. El ctenóforo Mnemiopsis leidyi, una especie invasora en el Mediterráneo que crece desmesuradamente en determinadas condiciones. «En las bahías interiores del delta del Ebro cuando hay un repentino crecimiento de Mnemiopsis leidyi dicen que hay ‘mala agua’, porque el agua se vuelve densa», explica Sebé-Padrós.
Y es que «los ctenóforos son como las medusas, que cuanto más degradados están los océanos, mejor les va«. El estudio de su genoma permitirá contar su crecimiento y ayudará a entender mejor el desarrollo animal y el origen de las neuronas. Por eso Arnau quiere secuenciar el genoma. Aunque no será el primero, espera mejorar la calidad del genoma original que se secuenció hace 10 años.
El cambio climático, la gran amenaza
Aunque parezca que estas cuatro especies no tienen nada en común, la crisis climática está condicionando su presencia en el medio. Aunque la única especie que sale beneficiada, es Mnemiopsis leidyi.
En general, «el cambio climático compromete las condiciones ideales del desarrollo de los organismos«, explica del Campo. Y las especies marinas sésiles (que viven enganchadas al fondo marino y no pueden escaparse a nado), como los corales y las esponjas, están más amenazadas. Según el biólogo, “el cambio climático causa un aumento de la temperatura del agua, pero también favorece la proliferación de patógenos causantes de enfermedades emergentes. Todo ello, altera el microbioma de los organismos marinos, compromete su sistema inmunitario y acaba amenazando a especies como el nácar mediterráneo que está en peligro crítico de extinción desde 2016”.
El cambio climático causa un aumento de la temperatura del agua y favorece la proliferación de patógenos causantes de enfermedades emergentes.
Javier del Campo, investigador principal del IBE.
En alta montaña, el aumento de temperaturas aumenta la competencia entre especias. La lagartija roquera (Podarcis muralis), que tiene un ciclo de vida más largo que la lagartija pallaresa y habita en las zonas bajas de todo el Pirineo, ha ampliado su distribución. «Los últimos muestreos hemos visto la gartija roquera a 2000m – donde vive la pallaresa -, en zonas donde no la habíamos visto nunca», explica Salvador Carranza. Y aunque, a día de hoy, ambas especies todavía no competin, están separadas por algo más de 100m.
El proyecto del BioGenoma Català
Sea para hacer frente a la crisis climática o para entender la evolución de las especies, tener nuevos genomas va a generar nuevos conocimientos. Lo que según del Campo “ya tiene valor, por sé. Y es que lo que hoy no sabes para qué sirve, mañana puede ser crucial para salir de una pandemia”, explica. Este conocimiento será muy valioso para profesionales como Salvador Carranza que a pesar de conocer la biología, la ecología, la taxonomía y fisiología de algunas especies, hace años que le quedan preguntas por responder.
Además, la iniciativa catalana, ha unido a dos comunidades de personal investigador que no siempre cohabitaban. «Nos encontramos gente del museo de historia natural y del instituto botánico con gente que hacemos estudios genómicos y se están generando nuevas redes de colaboración que valen mucho la pena», explica Arnau Sebé-Padrós.
Nos encontramos gente del museo de historia natural con gente que realizamos estudios genómicos y surgen colaboraciones que valen mucho la pena.
Arnau Sebé-Padrós, jefe de grupo en el CRG.
Esta iniciativa local «pone el foco en especies endémicas del sur de Europa que no serían estudiadas por ninguna iniciativa mundial«, apunta Sebé-Padrós. Y «posiciona el sur de europa en proyectos de investigación de alcance mundial«. Y es que, a menor escala, equipara el Catalan BioGenome project con proyectos ambiciosos como el Darwin tree of life del Reino Unido.
