El ADN del océano, el estudio más grande realizado hasta la fecha

Si bien es cierto que se están llevando a cabo numerosos programas para explorar los océanos de otros planetas o sus lunas, aún nos queda mucho por conocer los nuestros mares. Se trata del hábitat más grande del planeta, pero gran parte de su biodiversidad aún se desconoce. Ahora, un estudio publicado en Frontiers in Science ha dado un paso de gigantes al cartografiar el ADN de los mares de la Tierra. El análisis constituye la base de datos más grande y completa de microbios marinos hasta la fecha, comparada con su función biológica, ubicación y tipo de hábitat.

"El KMAP Global Ocean Gene Catalog 1.0 es un salto hacia la comprensión de la diversidad total del océano, que contiene más de 317 millones de grupos de genes de organismos marinos de todo el mundo – señala la autora principal del estudio, Elisa Laiolo de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah (KAUST) en Arabia Saudita -. El catálogo se centra en los microbios marinos, que tienen un gran impacto en la vida humana a través de su influencia en la salud de los océanos y el clima de la Tierra".

El catálogo está disponible gratuitamente a través de la Plataforma de Análisis Metagenómico de KAUST (KMAP) y los científicos pueden acceder a él de forma remota para investigar cómo funcionan los diferentes ecosistemas oceánicos, rastrear el impacto de la contaminación y el calentamiento global y buscar aplicaciones biotecnológicas como nuevos antibióticos o nuevas formas de descomponer los plásticos.

Si bien los expertos han estudiado la biodiversidad marina durante siglos, una de las mayores dificultades que es muchos organismos no pueden estudiarse en un laboratorio, ya sea por sus propiedades individuales como por su interacción con otras especies. La llegada de las tecnologías de secuenciación de ADN superó esto al permitir identificar organismos directamente en el agua y los sedimentos del océano.

"Dado que cada especie tiene su propio conjunto de genes, podemos identificar qué organismos se encuentran en una muestra del océano analizando su material genético - añade Laiolo -. Dos avances tecnológicos han hecho posible esto a escala. El primero es el enorme aumento de la velocidad y la disminución del coste de las tecnologías de secuenciación del ADN. Esto ha permitido a los investigadores secuenciar todo el material genético en miles de muestras del océano. El segundo es el desarrollo de una enorme potencia computacional y tecnologías de inteligencia artificial, que permitan analizar estos millones de secuencias".

El equipo escaneó secuencias de ADN de 2.102 muestras oceánicas tomadas en diferentes profundidades y lugares de todo el mundo. Esta infraestructura informática avanzada identificó 317,5 millones de grupos de genes, de los cuales más de la mitad podrían clasificarse según el tipo de organismo y la función genética. Al comparar esta información con la ubicación de la muestra y el tipo de hábitat, el catálogo resultante proporciona información sin precedentes sobre qué microbios viven, dónde y qué hacen.

A pesar de su novedad, el catálogo ya ha revelado una diferencia en la actividad microbiana en la columna de agua y el fondo del océano, así como una sorprendente cantidad de hongos que viven en la zona mesopelágica "crepuscular". Estos y otros conocimientos ayudarán a los científicos a comprender cómo los microbios que viven en diferentes hábitats dan forma a los ecosistemas, contribuyen a la salud de los océanos e influyen en el clima.

El catálogo también sirve como base para rastrear el efecto de los impactos humanos como la contaminación y el calentamiento global en la vida marina. Y ofrece una gran cantidad de material genético que los investigadores pueden escanear en busca de genes nuevos que podrían usarse para el desarrollo de fármacos, energía y agricultura.

De acuerdo con los autores, el KMAP Ocean Gene Catalog 1.0 es un primer paso hacia el desarrollo de un atlas del genoma oceánico global, que documentará cada gen de cada especie marina en todo el mundo, desde bacterias y hongos hasta plantas y animales.

“Nuestro análisis destaca la necesidad de seguir tomando muestras de los océanos, centrándose en áreas que están poco estudiadas, como las profundidades del mar y el fondo del océano. Además, dado que el océano cambia constantemente, tanto debido a la actividad humana como a los procesos naturales, el catálogo necesitará una actualización continua”, concuye Laiolo.