El océano es el mayor hábitat del mundo, pero gran parte de su biodiversidad sigue siendo desconocida. Un equipo internacional de investigadores ha dado ahora un gran paso en esa dirección. Ha desarrollado la base de datos de organismos marinos más completa hasta la fecha, vinculada por función biológica, ubicación y tipo de hábitat.
“El KMAP Global Ocean Gene Catalog 1.0 es un paso adelante en el conocimiento de toda la diversidad del océano”, afirma la autora principal, Elisa Laiolo, de la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología de Arabia Saudí. El catálogo contiene más de 317 millones de grupos de genes de organismos marinos de todo el mundo y se centra principalmente en los microbios marinos: todo lo que vive en el mar, pero es demasiado pequeño para verlo a simple vista.
Durante mucho tiempo ha sido difícil cartografiar este grupo. Esto se debe a que la mayoría de los organismos marinos no pueden estudiarse en un laboratorio debido a sus condiciones de vida específicas. Con la llegada de las tecnologías de secuenciación del ADN, esto ha cambiado. Ahora los investigadores pueden secuenciar todo el material genético de miles de muestras oceánicas. Pero la potencia informática y las nuevas tecnologías de IA también eran esenciales para analizar después esos millones de secuencias. Combinando estas técnicas, los investigadores pueden identificar organismos directamente a partir del agua y los sedimentos oceánicos.
¿Qué es la “secuenciación”?
La “secuenciación” o el inglés oficial “sequencing” es una técnica que permite leer el código del ADN, es decir, la secuencia de información de la que se compone el ADN. Para leerlo, primero se corta el ADN en millones de trozos. Después, mediante sistemas informáticos, se pegan todos los trozos cortos y se leen.
Muestras en todo el mundo
Y eso es lo que hizo con fanatismo el equipo de investigadores. Para el catálogo, analizaron secuencias de ADN de 2102 muestras oceánicas tomadas a diferentes profundidades y en distintos lugares del mundo. A partir de ellas, las tecnologías computacionales identificaron 317,5 millones de grupos de genes. “Como cada especie tiene su propio conjunto de genes, podemos determinar qué organismos hay en una muestra oceánica analizando el material genético”, explica Laiolo. Así, a partir de aproximadamente la mitad de los grupos de genes, también se puede averiguar el tipo de organismo y la función del gen. Relacionando esta información con la ubicación y el tipo de hábitat de la muestra tomada, se puede deducir qué microbios viven dónde y a qué se dedican.
Catálogo de libre acceso
Con ello, los investigadores esperan comprender y proteger mejor el océano. Para aprovechar al máximo los conocimientos, el equipo ha puesto el catálogo a libre disposición. Carlos Duarte, investigador implicado, explica: “Los científicos pueden acceder a distancia al catálogo para investigar cómo funcionan los distintos ecosistemas oceánicos. Pueden rastrear el impacto de la contaminación y el calentamiento global, o buscar aplicaciones biotecnológicas como nuevos antibióticos o nuevas formas de descomponer los plásticos”.
De hecho, a pesar de su pequeño tamaño, los microorganismos no son insignificantes. “Los microbios marinos tienen una gran repercusión en la vida humana al influir decisivamente en la salud del océano y, por extensión, en el clima de la Tierra”, afirma Laiolo. Duarte añade: “El océano proporciona más de la mitad del oxígeno que respiramos, regula el clima, absorbe el dióxido de carbono, favorece la seguridad alimentaria y proporciona innumerables bienes y servicios. Para mantener estos beneficios, debemos proteger el océano de las numerosas amenazas a las que se enfrenta, como la sobrepesca, la contaminación, la acidificación, el calentamiento y la pérdida de oxígeno”.
El investigador espera que el catálogo pueda ayudar a medir y predecir el impacto de estas amenazas y a encontrar soluciones para restaurar y preservar el océano. “Identificando qué microbios son los responsables de descomponer el plástico, por ejemplo, o de producir oxígeno. Si lo hacemos, podríamos encontrar formas de mejorar o potenciar estos procesos”.
Innovación en biotecnología
Además, los investigadores también ven oportunidades en la innovación biotecnológica, mediante el descubrimiento de nuevos genes, proteínas y metabolitos con aplicaciones potenciales en medicina, industria o agricultura. “El océano es una enorme fuente de diversidad biológica y, por tanto, también de diversidad genética”, afirma Laiolo. “Así que podemos buscar genes que codifiquen enzimas resistentes a las altas temperaturas y a la salinidad. O buscamos genes implicados en la producción de nuevos antibióticos o antivirales”.
Los investigadores califican el catálogo de “documento vivo”, que se actualizará y ampliará constantemente a medida que se analicen más muestras oceánicas. Esperan que la comunidad científica lo utilice para seguir explorando y apreciando el océano. “El catálogo es un hito en la oceanografía, pero también solo el comienzo de un viaje apasionante”, declaró Duarte. “Invitamos a todos a utilizar el catálogo para descubrir las maravillas de la vida marina”.