El mayor catálogo genético marino jamás creado, que ha secuenciado 317 millones de grupos de genes de microorganismos marinos, permitirá investigar cómo funcionan los diferentes ecosistemas oceánicos, rastrear el impacto de la contaminación y el calentamiento global, y desarrollar nuevos antibióticos o nuevas formas de descomponer los plásticos.
Una nueva base de datos, la más grande de origen marino jamás creada, proporciona información sin precedentes sobre los microbios de todos los océanos, tanto de los que viven a diferentes profundidades como en diferentes hábitats, y especialmente sobre sus funciones.
La nueva base de datos contiene 317 millones de grupos de genes, secuenciados a partir de 2.102 muestras de distintos ecosistemas marinos por un equipo de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah (KAUST), en Arabia Saudita, con la participación del Departamento de Biología Marina y Oceanografía del Instituto de Ciencias del Mar (CSIC), en España. Constituye un significativo avance hacia el genoma oceánico global, según se informa en un artículo publicado en Frontiers in Science.
Inmensidad desconocida
Se estima que los océanos contienen 2,2 millones de especies de eucariotas (como las amebas o medusas), de las que sólo el 10% han sido catalogadas. El desconocimiento es aún mayor en relación con los procariotas (como las bacterias y las arqueas) y los virus.
Aunque los investigadores consideran que 317 millones de grupos de genes documentados probablemente representan solo la punta del iceberg de la enorme biblioteca de capacidades funcionales de la larga historia evolutiva de la vida en el océano, al mismo tiempo destacan también que, a diferencia de otras bases de datos marinos, el Ocean Gene Catalog 1.0 tiene una secuencia completa de los genes que codifican proteínas y también una datación completa de las funciones de estos genes.
Acceso libre
El catálogo está disponible para cualquiera que quiera acceder de forma remota a través de la Plataforma de Análisis Metagenómico KAUST (KMAP).
Sirve para investigar cómo funcionan los diferentes ecosistemas oceánicos, rastrear el impacto de la contaminación y el calentamiento global y para buscar aplicaciones biotecnológicas como nuevos antibióticos o nuevas formas de descomponer los plásticos.
El catálogo revela importantes diferencias en la actividad microbiana en océanos abiertos y fondos oceánicos, además de descubrir una sorprendente cantidad de hongos que contribuyen a la diversidad genómica del océano a profundidades de 200 a 1000 metros.
Muchísimos hongos
Revela que los hongos representan más del 50% de los grupos de genes identificados en la zona mesopelágica, lo que implica que estos microbios juegan un papel más importante en los procesos oceánicos de lo que se consideraba anteriormente.
También proporciona una extraordinaria riqueza de información sobre los microorganismos bentónicos. Estos organismos viven en el fondo marino y están mucho menos estudiados que sus primos del océano abierto, los microorganismos pelágicos. Ambos tipos de microbios y muchos más se examinan exhaustivamente en el catálogo.
Teniendo en cuenta la dinámica de los océanos y la vida oceánica, el catálogo proporciona una base de datos sobre cómo los ecosistemas marinos se están adaptando a un entorno que cambia constantemente debido a causas naturales y antropogénicas, enfatizan los investigadores.
Breve resumen explicativo en imágenes de la nueva base de datos, la más grande de origen marino jamás creada. Frontiers in Science.
Genoma oceánico global
El «KMAP Global Ocean Gene Catalog 1.0 representa un paso importante hacia la compilación de un genoma oceánico global, un objetivo a largo plazo de la oceanografía microbiana, aseguran sus desarrolladores.
El genoma oceánico global es el conjunto completo de genes de todos los organismos marinos y la información que estos genes codifican.
Incluye genes de todas las etapas de la vida, desde bacterias y arqueas hasta hongos, plantas y animales, que codifican todo lo que estos organismos necesitan para sobrevivir, reproducirse e interactuar con su entorno.
Por lo tanto, el genoma oceánico global es la base de la biodiversidad marina, de los ecosistemas marinos y de todos los procesos biogeoquímicos que ocurren en el océano.
Vías prioritarias
Para explorar completamente el genoma oceánico global, los autores del estudio identifican varias áreas de investigación prioritarias.
Una de ellas es aumentar el número de muestras del fondo marino y del mar profundo. El fondo del océano es un entorno muy diverso y, por lo tanto, es probable que contenga muchos genes y funciones aún por descubrir. Otra prioridad es extender el análisis para incluir a los virus de ARN.
Los microbios del océano representan las primeras formas de vida en la Tierra y han desarrollado la capacidad de metabolizar compuestos que afectan a los ciclos de elementos como el nitrógeno, el azufre y el carbono, que controlan la productividad de los océanos y afectan la estabilidad climática.
Impulso a la biotecnología
Conocer la genética de los microorganismos que pueblan los mares no solo permite comprender mejor la evolución de la vida en nuestros océanos, sino también explorar cuáles son las proteínas que pueden tener aplicación en biotecnología.
Por ejemplo, se han utilizado enzimas obtenidas de bacterias que viven alrededor de respiraderos hidrotermales para respaldar la reacción en cadena de la polimerasa, la prueba utilizada para la detección de COVID-19.
Además, se estima que el uso de recursos genéticos marinos en procesos industriales genera unos 6.000 millones de dólares al año, cifra que se duplica cada seis años a medida que se encuentran más genes en microbios oceánicos.
Referencia
Metagenomic probing toward an atlas of the taxonomic and metabolic foundations of the global ocean genome. Elisa Laiolo et al. Front. Sci., 16 January 2024, Volume 1, 2023. DOI:https://doi.org/10.3389/fsci.2023.1038696
