La genómica ambiental marina, línea de frontera en investigación

La comprensión de los fenómenos del océano mediados por microorganismos está ahora en las manos de la genómica ambiental.

Entender lo que ocurre en el océano a nivel de los microorganismos es una tarea que ha dado un vuelco en los últimos años, motivado por los avances de la ciencia y la tecnología y por la unión de diversas disciplinas tras el mismo objetivo.

El doctor Osvaldo Ulloa, académico del departamento de Oceanografía de la Universidad, trabaja actualmente en una de las líneas de frontera en la investigación oceanográfica, conocida como genómica ambiental marina.

Asegura que es un tema de grandes proyecciones, especialmente si se considera que, hasta ahora, se desconoce la naturaleza y función de la mayor parte de los microorganismos marinos. Y las cifras son tan abismantes como la magnitud de los océanos: “Los grandes ciclos de los bioelementos y el 50% de la producción primaria y de oxígeno del planeta tiene que ver con los microorganismos marinos... y no sabemos nada del 99% de ellos, por lo que ha sido nuestra incapacidad de cultivarlos en el laboratorio”, agrega Ulloa.

El científico explica que los microorganismos en general han recibido muy poca atención, exceptuando aquellos que causan enfermedades y que pueden afectar a la salud de la humanidad y de los recursos vivos.

Sin embargo, el mundo científico ha iniciado un largo proceso para comenzar a “ver bajo el agua” de la mano de las nuevas técnicas de la biología molecular y genómica. Así, el análisis de la secuencia de genes específicos mediante técnicas de biología molecular para conocer la diversidad microbiana del ambiente marino se ha convertido en un boom durante los últimos 10 años. El fenómeno podría compararse con el que enfrentaron los naturalistas que se encontraron con una gran cantidad de especies absolutamente desconocidas cuando llegaron el Nuevo Mundo.

En el caso de la genómica ambiental, cuyo desarrollo comienza sólo este milenio, no es sólo usada para descubrir nuevas especies de microorganismos, sino para conocer su potencial metabólico, es decir qué funciones podrían cumplir en el contexto en que habitan y que nuevos procesos podrían llevar a cabo.

Líneas de investigación

En esta misión que va al fundamento de las cosas, el equipo que dirige Ulloa está concentrado en tres grandes áreas. Una es determinar qué microorganismos son los que participan en la llamada producción primaria, es decir, la fijación de carbono inorgánico mediante la fotosíntesis y la quimiosíntesis, y qué estrategias metabólicas ultilizan para ello.

A ello se suma la búsqueda de microorganismos y nuevos procesos microbianos en la zona de mínimo de oxígeno, fenómeno de especial importancia en Chile por el bajo contenido de oxígeno de las aguas que bañan sus costas. Una tercera área tiene que ver con el ciclo de nitrógeno en el mar. “El ciclo del nitrógeno es muy activo en aguas deficientes de oxígeno, por lo tanto, nos interesa saber qué organismos hay y qué procesos están llevando a cabo”.

Genómica ambiental

Una de las formas tradicionales de estudiar los microorganismos ha sido su cultivo en laboratorio, sin embargo ello requiere de la capacidad de aislarlos. Pero las dificultades para hacerlo con especies marinas han abierto espacio a nuevas técnicas, como la genómica ambiental, también llamada ecogenómica o metagenómica.

En términos simples, la experiencia consiste en analizar directamente del ambiente trozos grandes del genoma de los microorganismos presentes, determinar los genes existentes y su relación de parentesco con los ya conocidos, y así poder predecir qué hacen y cómo funcionan.

Equipo

Especialistas en biogeoquímica, microbiología y oceanografía, entre otras disciplinas, forman parte del equipo de post doctorados y estudiantes de doctorado que trabajan con Osvaldo Ulloa.

Los aportes provienen del Centro de Investigación Oceanográfica Copas; del programa nacional en Genómica Marina de CONICYT; de la la red de excelencia en Genómia Marina de al Unión Europea y del Instituto Agouron, de California, Estados Unidos.[subir]