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Secuenciar el genoma de la Tierra para conservar el legado genético

por Haiman El Troudi
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Secuenciar el genoma de la Tierra para conservar el legado genético

Avanza el reto de secuenciar el genoma de la Tierra, un colosal objetivo planteado por cinco mil científicos de todo el mundo para conservar el legado genético del planeta.

El proyecto Earth BioGenome, que comenzó en el año 2018, superó recientemente la fase de pruebas con éxito y secuenció el genoma de 200 especies representativas de toda la biodiversidad. Aunque esta cifra representa solo un 0,5% del objetivo total de dos millones de especies, es el primer paso hacia el atlas genético más completo de la diversidad biológica del mundo.

Comienza ahora el trabajo a gran escala que se espera permita secuenciar el genoma de la tierra en una década. Además de sus dimensiones, largo alcance, presupuesto millonario y los beneficios que aportará, este proyecto constituye la mayor iniciativa global desarrollada en materia de biología, gracias al entusiasmo de científicos de todo el orbe que lo han puesto en marcha.

Colosal proyecto

Secuenciar el genoma de la Tierra para conservar el legado genético

En la actualidad, Earth BioGenome Project (EBP) está integrado por más de cinco mil científicos de todo el mundo, y personal técnico de 44 instituciones de 22 países de todos los continentes, exceptuando la Antártida.

Desde el principio del proyecto, que inició en 2018, los investigadores se unieron con un objetiv: secuenciar, catalogar y caracterizar el genoma de la Tierra, es decir, de todos los seres vivos del planeta, con células y núcleos diferenciados, para obtener un auténtico “atlas genético” de la biodiversidad.

Es una iniciativa que se conjuga a partir de proyectos científicos de grupos específicos, regionales y nacionales que se han ido sumando a este esfuerzo mundial. Funciona como una red internacional de redes, desde la que se coordinan los numerosos esfuerzos en las distintas escalas.

Este unitario trabajo científico coordina esfuerzos para secuenciar genomas «y asegurar que esa información sea útil, legible, comparable y accesible para todo el mundo», explica Tomás Marqués-Bonet, investigador ICREA en el Instituto de Biología Evolutiva (IBE) y miembro del Vertebrate Genomes Project, el grupo del cual surgió el Earth BioGenome Project con una meta inicial de 10 años de trabajo y un presupuesto de 4.700 millones de dólares.

También integran el EBP otros proyectos como el Darwin Tree of Life, que trabaja en secuenciar el genoma de 66.000 especies de las islas británicas; el Proyecto 10.000 Genomas de Aves o California Innitiative, además del European Reference Genome Atlas (ERGA), que coordina el trabajo de los grupos europeos como el ERGA-Spain, entre otros consorcios.

Secuenciar dos millones de especies

Secuenciar el genoma de la Tierra para conservar el legado genético

Una vez culminada la fase de prueba, los científicos del EBP iniciaron el trabajo a gran escala para alcanzar su objetivo de secuenciar el genoma de la tierra: dos millones de especies de plantas, animales y hongos que existen en el planeta.

Desde que comenzó el proyecto en 2018, a pesar de las limitaciones y contratiempos enfrentados especialmente durante la pandemia de Covid 19, los proyectos afiliados han secuenciado unas 200 especies (0,5%), representativas de toda la biodiversidad, clasificadas en grupos taxonómicos, que ayudan a catalogar la biología por especie, género, familia y orden.

Para 2022 se proponen secuenciar el genoma de cerca de tres mil familias taxonómicas y obtener al menos un representante de cada familia. A partir de ahí, ir ampliando hasta completar, en la próxima década, el genoma de la tierra.

Cada vez más cerca

Secuenciar el genoma de la Tierra para conservar el legado genético

Una recopilación de las recomendaciones de estándares para el Proyecto Earth BioGenome fue publicada, a finales de enero de este año, por un grupo de cinco investigadores participantes del proyecto en la revista PNAS. La finalidad del artículo científico es «garantizar que el esfuerzo colectivo (del EBP) genere un progreso rápido hacia sus objetivos».

Allí se establecieron los procedimientos a seguir la para recolección de muestras y secuenciación del genoma de la tierra, con el objetivo de asegurar la uniformidad de los procesos, y la máxima calidad de los resultados.

Al término de 2023, el EBP aspira producir genomas de referencia que representen alrededor de 9400 especies del planeta.

Proceso científico

Secuenciar el genoma de la Tierra para conservar el legado genético

Para desarrollar el proyecto de secuenciar el genoma de la tierra, los científicos y técnicos de todo el mundo deben recoger las muestras, documentarlas y conservarlas en biobancos.

Posteriormente, extraen el ADN y lo secuencian, siguiendo unos estándares previamente determinados para que la información obtenida sea comparable y legible para todos.

Por último, se clasifica digitalmente en bancos de datos accesibles para todo el mundo, de acuerdo a la metodología y a los procesos definidos.

Conservar el legado genético

¿Inició la sexta extinción masiva de especies?

Frente a la pérdida de la diversidad biológica en el mundo, secuenciar el genoma de la Tierra es esencial.  Al respecto, el investigador Marqués-Bonet afirma: “La biodiversidad está en riesgo. Desde hace tiempo sabemos que estamos en la sexta extinción masiva por culpa de la acción humana, y que las especies están desapareciendo a ritmo nunca visto desde que se tienen registros, por eso es importante el EBP, para conservar un legado genético para las futuras generaciones antes de que desaparezcan”.

La iniciativa podría ser fundamental en un momento en el que numerosos estudios científicos advierten que la Tierra podría perder hasta el 50% de su biodiversidad para finales de este siglo, si no se toman medidas para frenar el cambio climático y proteger la salud de los ecosistemas globales.

 

¿Es posible medir la salud de los ecosistemas terrestres?

Ante esta preocupante realidad, la creación de una biblioteca digital de secuencias de ADN para toda la vida eucariota conocida (cuyas células tienen un núcleo diferenciado para guardar el ADN), podría contribuir a generar herramientas eficaces para prevenir la pérdida de biodiversidad, además de evitar la propagación de patógenos y mejorar los servicios que prestan los ecosistemas.

Y es que con cada especie que desaparece, no sólo perdemos biodiversidad sino también “la oportunidad de aprender algo que puede ser importante para los humanos y para nuestra salud o economía”, advierte el biólogo Tomás Marqués-Bonet.

La importancia de la genética

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La pandemia por el coronavirus ha evidenciado lo importante que es conocer nuestro entorno. “Si no hubiéramos secuenciado el virus que causa el Covid, no podríamos hacer PCRs, ni conoceríamos las variantes como el Ómicron”, explica Montserrat Corominas, bióloga de la Universidad de Barcelona, España.

Por su parte Marqués-Bonet asegura que, de haber tenido secuenciadas todas las especies que transmiten el Covid, se habría podido determinar la base genética antes; así como sus variantes, cuáles son transmisibles y cuáles pueden enfermar. Ambos investigadores coinciden en que el EBP puede dar unos resultados inimaginables y muy útiles para la humanidad.

Cuando esté completado el genoma de la tierra, “el atlas dará a los científicos de todos los campos la información genética necesaria para entender la base molecular de las diferentes formas de vida y utilizarlo en beneficio de la humanidad”, explica Marqués-Bonet.

Es por ello que tendrá un valor incalculable la ciencia en todos los campos vitales: cáncer, epidemias, agricultura sostenible, lucha contra el cambio climático, farmacología y la resistencia de las bacterias a los antibióticos.

“El EBP captura la esencia y el entusiasmo del esfuerzo coordinado a mayor escala en la historia de la biología”, ha dicho Harris Lewin, presidente del Grupo de Trabajo del EBP, y profesor de Evolución y Ecología en la Universidad de California, Estado Unidos.

“Desde la ciencia fundamental hasta las aplicaciones innovadoras en una amplia gama de problemas globales apremiantes, como la prevención de la pérdida de biodiversidad y la adaptación de los cultivos alimentarios al cambio climático, el progreso de EBP en la secuenciación de la vida eucariota es aleccionador e inspirador, aseguró Lewin.

¿Qué es el genoma y cómo se estudia?

El genoma es el conjunto de instrucciones genéticas que se encuentra en una célula y contiene toda la información genética de un individuo. En los seres humanos, el genoma consiste de 23 pares de cromosomas localizados en el núcleo, así como un pequeño cromosoma que se encuentra en las mitocondrias de las células. Cada conjunto de 23 cromosomas contiene aproximadamente 3,1 mil millones de bases de la secuencia de ADN.

En cada organismo, el genoma es depositario de los cambios que, a lo largo de la historia de la especie correspondiente y de todas sus antecesoras, han permitido su supervivencia hasta nuestros días. Allí se almacena dos tipos de información: una de inmediata utilidad para el organismo y otra que sirve como registro histórico de éste y de sus ancestros. Ambos tipos de información son explotados por la biología actual, tanto en su vertiente funcional como en la histórica o evolutiva.

Secuenciar el genoma de la tierra requiere de aportes de otras disciplinas científicas como la química, la física, las matemáticas y la informática. Ha dado lugar, incluso, al nacimiento de una nueva disciplina integradora: la bioinformática.

 

Con información de EFE Verde, El Ágora Diario, La Vanguardia y Metode.


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