El desafío de analizar el ADN de todos los seres vivos
El proyecto Biogenoma de la Tierra propone secuenciar el material genético de todos los animales, las plantas y los hongos.
Los investigadores quieren completar el estudio en 10 años.
Adán y Eva en el paraíso terrestre / JOHANN WENZEL PETER
Animales, plantas, hongos y protozoos. Son las formas de vida más avanzadas de nuestro planeta, por encima de virus y bacterias. De ellas hay, en total, 2,5 millones de especies descritas y 12 millones por descubrir. ¿Se imagina lo que supondría estudiar los organismos que conocemos, uno por uno, hasta desvelar la secuencia completa de su ADN? ¿Cómo lo haríamos? ¿Cuánto tardaríamos? ¿Qué costaría? ¿Merece la pena?
La comunidad científica debate una propuesta para llevar a cabo este titánico estudio. Es el proyecto Biogenoma de la Tierra, un plan de investigación liderado por los estadounidenses Harris Lewin (de la Universidad de California, Davis), Gene Robinson (de la Universidad de Illinois) y W. John Kress (de la Institución Smithsonian). Dada la complejidad del reto, este grupo de investigadores ha publicado este lunes, en las actas de la Academia Nacional de Ciencias de Estados Unidos (la revista PNAS), un artículo que revisa cada aspecto (propósito, beneficios, tiempo y coste) de un desafío tan colosal que ellos mismos ya lo asemejan a la toma de una “fotografía lunar para la biología“.
Los investigadores quieren secuenciar, en varias fases, 2.585.725 especies y completar el estudio en 10 años. Apelan a la comunidad científica internacional para que recojan muestras, las identifiquen y las preserven para poder analizarlas genéticamente, como ya se ha hecho para la Red Global de Biodiversidad del Genoma, que cuenta con 68 miembros. “Si tenemos las muestras, es muy factible completar el proyecto en 10 años. El cuello de botella estará en su recolección, pero solo necesitamos unas 159.300 especies para completar la fase I y la fase II del proyecto”, ha explicado a EL MUNDO Harris Lewin, director del proyecto Biogenoma de la Tierra.
El plan no prevé, en principio, la captación de fondos propios y podría costar varios miles de millones de euros, ya que el precio de secuenciar cada especie calculan que es de 25.000 euros. “No es probable que una única fuente financie todos los proyectos. Cada país o institución tendrá un enfoque diferente sobre qué especies financiarán”, ha comentado Lewin. “El Biogenoma de la Tierra es una inversión en una nueva infraestructura científica que revolucionará todas las áreas de la biología“, ha añadido.
Una carrera de obstáculos
La dificultad de las tareas es, por otro lado, inmensa. Muchos organismos viven en lugares de difícil acceso, identificar la especie que se recolecta puede ser algo complejo y, aunque las técnicas de análisis de ADN han avanzado muchísimo (casi lo hace una máquina de forma automática), aún hay organismos que se resisten a ser descifrados. “Anticipamos la existencia de genomas problemáticos. La red global de colaboradores debería ser capaz de manejar la mayoría de ellos, si no todos”, ha afirmado Lewin.
También resulta complicada la organización de los participantes, que además deberán contribuir a la creación de una base de datos genéticos mundial, lo que necesita mucha coordinación. Pero esto no es nuevo. Los científicos ya han hecho este esfuerzo antes con los llamados procariotas (virus y bacterias con células simples), causantes de la mayoría de las enfermedades que nos acechan. Ahora llega el turno de los eucariotas, los seres vivos de células compartimentadas, entre los que nos encontramos.
Otra de las grandes preocupaciones de los investigadores en este proyecto es el acceso a los datos que se generen y las políticas de intercambio de información científica. Son muchos los países que podrían colaborar y a los que se debe garantizar la disponibilidad de toda esta información. El Convenio sobre la Diversidad Biológica (CDB), que promueve la cooperación entre estados para el acceso a los recursos genéticos, especies y ecosistemas, es el marco que regula este aspecto. El tratado fue firmado por 92 países en 2011 (entre ellos España) mediante el Protocolo de Nagoya.
Sin embargo, Estados Unidos, el país del que parte la propuesta del Biogenoma de la Tierra, es el único miembro que lo ha firmado pero, a fecha de hoy, no lo ha ratificado. Adelantándose a cualquier decisión que pueda tomar la administración Trump, los organizadores solicitarán un acuerdo multilateral para cada país que colabore. “Los participantes ya están comprometidos con Nagoya, independientemente de la posición de los EEUU. Esto se especificará en un Memorándum De Entendimiento (MDE) para el proyecto que será firmado por todos”, ha asegurado Lewin.
Múltiples aplicaciones
Una de las grandes dudas que plantea el proyecto del Biogenoma de la Tierra es la importancia de desarrollarlo. ¿Para qué serviría? Desde un punto de vista evolutivo y ecológico, obtener el Biogenoma de la Tierra permitiría una mayor comprensión de las relaciones evolutivas entre todos los organismos conocidos, medir el impacto del cambio climático en la biodiversidad y aportaría información muy valiosa sobre la conservación de especies y ecosistemas en peligro de extinción, una cifra que ronda ya las 80.000 especies.
¿Y desde una perspectiva meramente científica? Hasta ahora sólo se conoce el genoma, parcial o completo, de 15.000 especies, la mayoría microbios. Estos organismos secuenciados pueden convertirse en especies modelo, sobre las que los laboratorios de todo el mundo hacen sus estudios, a fin de concentrar esfuerzos en una misma dirección. Se seleccionan según su posición estratégica en la evolución o también, por ejemplo, en función de su interés biológico o médico.
La bacteria Escherichia coli, la levadura Saccharomyces cerevisiae, la planta Arabidopsis thaliana, el gusano Caenorhabditis elegans, la mosca de la fruta Drosophila melanogaster, el pez cebra Danio rerio y el ratón de laboratorio Mus musculus, son los modelos más comunes en los centros de investigación de cualquier país. Sin embargo, estas especies no siempre responden a las preguntas de los investigadores y en el avance de la ciencia es necesario prestar atención, también, a otras alternativas.
La especie Schmidtea mediterranea / ALEJANDRO SÁNCHEZ ALVARADO
En febrero de 2018, un grupo de investigación del Instituto Max Planck hacía pública en la revistaNature la secuencia completa de Schmidtea mediterranea, un gusano plano que puede encontrarse en la ciudad de Barcelona y cuya universidad, de la mano del genetista Jaume Baguñá, ha sido pionera en su investigación. Completar el análisis de su ADN ha tardado más de una década, por lo que, aunque Schmidtea mediterranea es una potente herramienta biológica, es poco conocida aún por la comunidad científica. Dicen de este curioso animal que es un ser casi inmortal, capaz de regenerarse por completo, muy útil para el estudio de las células madre, del cáncer y del envejecimiento.
El proyecto Biogenoma de la Tierra, con la secuenciación del material genético de millones de especies, plantea como principal objetivo preservar la biodiversidad del planeta, pero puede convertirse en un impulso de gran envergadura para prestar atención, no sólo a especies de interés ecológico, sino a organismos que no se han usado hasta ahora como modelos de laboratorio. “Es probable que esta sea una de las grandes revoluciones instigadas por nuestro proyecto. Una nueva clase de modelos animales genéticamente generados podría emerger de la secuenciación de la biodiversidad”, ha destacado Lewin. Y su estudio podría tener aplicaciones múltiples, que van desde la investigación para desarrollar nuevos fármacos al descubrimiento de nuevos materiales, nuevas fuentes de energía o mejoras en la agricultura. La plataforma quiere, además, ofrecer a la comunidad científica mundial una base de datos coordinada donde volcar y compartir cada aportación genética y completar con ello el mapa de la vida en nuestro planeta.
