Revista de Divulgación Científico-Tecnológica del Gobierno del Estado de Morelos

¡Llegó la era de la metagenómica!

Dr. Ramón Alberto Batista García / Esta dirección de correo electrónico está protegida contra spambots. Usted necesita tener Javascript activado para poder verla.
Centro de Investigación en Biotecnología y Facultad de Ciencias de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos.
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Centro de Investigación en Biotecnología y Facultad de Ciencias de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos.
Archivo: Genómica

Igual que llegó al cine la era del hielo, llegó a la ciencia hace poco más de 10 años la era de las ÓMICAS. El revuelo fue inmenso. Hoy aún se mantiene el escándalo. Es el juego a descifrar la caja negra de la vida y a intentar descubrir los códigos más escondidos de la evolución.
El término “ÓMICA” deriva originalmente de la Genómica, disciplina de la ciencia que se encarga de estudiar los genomas completos, es decir, el contenido genético (las instrucciones) para hacer un organismo.
           Sabemos que en las “letras” del ADN está escrito el código de la vida, pero ya no basta con conocer la secuencia de letras del ADN de los organismos, ahora los científicos queremos buscar en esta secuencia nuevas funciones y proteínas (que son las que hacen el trabajo duro). Es querer encontrar en una película la mejor fotografía o el más sublime de los efectos especiales. Las herramientas consideradas en la era de las ÓMICAS intentan coleccionar grandes cantidades de textos de ADN como si fuera la mejor de las bibliotecas jamás concebida; en ella encontraremos como dilucidar la manera en que se construye o destruye una determinada molécula importante para la vida haciendo el más difícil de los rompecabezas; también nos permite describir los organismos que habitan en un ecosistema determinado (aún sin poderlos ver o cultivar), entre otras preocupaciones ambiciosas de los que hacemos ciencias naturales.
         Por el año 1994 se planteó la posibilidad de construir librerías de ADN. Se trataba de recopilar mucha información genética y guardarla en células o en virus simulando una gran biblioteca. Se desarrollaron métodos que perfeccionaron estas prácticas y permitieron un desarrollo vertiginoso de estas metodologías. Así aparecieron los primeros estudios sobre Metagenómica.
La Metagenómica, una de las primeras de las ÓMICAS que salió de estreno, contempla la colección y custodia de mucha cantidad de ADN en grandes librerías. Supongamos que los libros en donde recopilamos la información que almacenaremos en nuestra biblioteca son células en el laboratorio; y que cada libro, además de sus páginas (la propia información de la célula) guardará una carta desconocida, sacada de la baraja de información que contienen otros organismos del ambiente: las cartas son el ADN que guardaremos en cada célula. Este ADN no pertenece a las células que utilizaremos, como tampoco las cartas pertenecen a los libros mencionados. De esta forma imaginemos que miles de cartas quedan protegidas en miles de libros; entonces miles de fragmentos de ADN de un hábitat determinado quedarán coleccionados en miles de células. Este es el primer propósito de la Metagenómica, almacenar material genético de miles de organismos de un cierto hábitat por muchos años. Entonces, la manera de hacerse es salir al campo, seleccionar un hábitat ambiental determinado, colectar una muestra de suelo o agua en donde está toda la población de organismos que lo habita y obtener su ADN. Entonces hacemos nuestra colección con este ADN.
           El segundo propósito sería analizar ese material genético. Vendría siendo algo así como dedicar mucho esfuerzo a leer cada carta. Los mensajes de las cartas, que son los mensajes del ADN que guardan las células, pueden ser muy interesantes y relevantes. De esta manera se han encontrado nuevas proteínas con funciones desconocidas o se ha predicho la función de proteínas que hasta ese momento no se le atribuían ninguna función. Para la industria moderna la búsqueda de nuevas enzimas constituye un reto importante. Mediante estudios metagenómicos este objetivo puede concretarse y se han descubierto muchas enzimas con potencial biotecnológico en la industria farmacéutica, de los alimentos, los cosméticos, entre otras.
Además estos estudios permiten encontrar nuevos microorganismos sin necesidad de cultivarlos en el laboratorio. Se estima que menos del 1% de las bacterias y hongos que existen pueden ser crecidos en el laboratorio. Además estos grupos de organismos son los de mayor diversidad. La Metagenómica permite explorar aquella parte de biota que no se puede cultivar en los laboratorios y así no perdernos las potencialidades metabólicas de estos microorganismos.
         Por otra parte, cultivar en el laboratorio organismos que viven en condiciones extremas tampoco resulta fácil, aun cuando se tengan las formulaciones químicas óptimas para su crecimiento. Imaginemos las bacterias que viven en aguas termales o en el polo norte a temperaturas bajo cero; imaginemos algunas bacterias que habitan ecosistemas con valores de presiones diferentes a 1 atmósfera; o a microorganismos que demandan para su crecimiento concentraciones elevadas de metales muy tóxicos. Aun cuando estos organismos pueden ser cultivados en el laboratorio, los estudios metagenómicos favorecen el análisis de sus funciones y no necesitan que sean implementadas las condiciones de laboratorio que garanticen su crecimiento, muchas veces excesivamente caras y peligrosas.
          En el laboratorio de Biología Molecular de Hongos del Centro de Investigaciones en Biotecnología de la UAEM concentramos esfuerzos para la construcción y análisis de librerías de DNA metagenómico de muestras ambientales como bagazo de caña de azúcar y lodos activados. Nuestro interés radica en la búsqueda de enzimas novedosas útiles para la transformación de biomasa lignocelulósica con miras a la obtención de bioetanol y para la degradación de plaguicidas. Actualmente se analizan cuatro librerías metagenómicas construidas en bacterias y virus que almacenan aproximadamente de 500 mil genes. Los lodos activados y el bagazo de caña de azúcar en fermentación constituyen ambientes que garantizan el desarrollo de comunidades microbianas con versátiles funciones metabólicas y fisiológicas, de ahí el interés en desarrollar prospecciones génicas a partir del DNA de estas muestras.
Sus ventajas hicieron de esta ÓMICA una herramienta de la cual muchos científicos protagonizarán los estudios más atractivos y originales en sus días. Hasta la actualidad muchos grupos de investigación se enfocan a buscar nuevas proteínas mediante estos análisis y describir la presencia de nuevos organismos.
Los descubrimientos hacen de la Biología Moderna, una biología con otra dimensión, con una fortaleza tal que aplasta la critica destructiva de sus enemigos. Cualquiera que sea la era de que hablemos, estamos hablando de la era de la ciencia multi y transdisciplinaria donde se conjugan las ciencias exactas y naturales para intentar ofrecer respuesta mediante la experimentación a los enigmas de la naturaleza. Y decimos intentar ofrecer respuesta, porque recordemos que un experimento es un simple pinchazo a la realidad para intentar acercarse a una verdad, porque ni siquiera las verdades en términos de ciencia, son siempre ciertas en la magnitud de sí misma.

 


Semblanza


Ramón Alberto Batista García es licenciado en Microbiología graduado en la Facultad de Biología de la Universidad de La Habana en el 2008. Ingresó como Investigador en el Centro de Investigaciones del Petróleo en La Habana donde laboró hasta el 2011. Ha impartido docencia en la Universidad de La Habana, el Instituto Superior de Ciencias Medicas de La Habana y en el Instituto Superior Politécnico de La Habana. Actualmente estudiante de Doctorado en Ciencias en la Facultad de Ciencias de la Universidad Autónoma del Estado de Morelos.


Semblanza


El Dr. Jorge Luis Folch Mallol es investigador titular del Centro de Investigación en Biotecnología (CEIB-UAEM) y miembro del SNI nivel 1. Es responsable del laboratorio de Biología Molecular de Hongos en donde actualmente se desarrollan diversas líneas de investigación relacionadas con la expresión heteróloga de proteínas como agentes potenciales para la biorremediación de suelos y aguas contaminados por xenobióticos, la construcción y análisis de una metagenotecas como una herramienta para el estudio de la biodiversidad y la obtención de actividades enzimáticas de interés biotecnológico y el estudio del sistema celulolítico de los hongos basidiomicetos para la degradación de residuos agrícolas con miras a la obtención de bioetanol.