Aquesta base de dades elaborada per la KAUST en col·laboració amb l'ICM-CSIC ofereix una visió sense precedents de la distribució i activitat potencial dels microorganismes marins.
L'oceà, l'hàbitat més gran del món, acull una biodiversitat immensa i en gran part per descobrir. Un estudi pioner dirigit pel Centre de Recerca del Mar Roig de la Universitat de Ciència i Tecnologia Rey Abdalá (KAUST) en col·laboració amb l'Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC), ha proporcionat la base de dades de microbis marins més extensa i completa fins avui. Publicat a Frontiers in Science, l'estudi presenta el “KMAP Global Ocean Gene Catalog 1.0”, una base de dades accessible per a tothom amb més de 317 milions de grups de gens aparellats amb la funció biològica, la ubicació i el tipus d'hàbitat.
Es tracta del major estudi de l'ADN oceànic i aporta informació molt valuosa sobre el complex món dels microbis oceànics. El professor Carlos Duarte, autor principal de l'estudi i professor de KAUST, ha destacat l'accessibilitat del catàleg:
"Els científics poden accedir al catàleg a distància per investigar com funcionen els diferents ecosistemes oceànics, rastrejar l'impacte de la contaminació i l'escalfament global, i buscar aplicacions biotecnològiques com ara nous antibiòtics o noves maneres de descompondre els plàstics: les possibilitats són infinites!".
Innovació tecnològica i ciència col·laborativa
Durant segles cartografiar la biodiversitat marina ha estat una tasca complicada, sobretot per la impossibilitat d'estudiar la majoria dels organismes marins en un laboratori. Tanmateix, els avenços recents en tecnologies de seqüenciació de l'ADN permeten la identificació directa d'organismes a partir de l'aigua i els sediments oceànics.
Segons Elisa Laiolo, investigadora del projecte i primera autora de l'estudi, són dos els avenços tecnològics que han fet possible aquesta anàlisi a gran escala. En primer lloc, l'augment significatiu de la velocitat i la disminució del cost de les tecnologies de seqüenciació de l’ADN, que han permès seqüenciar el material genètic de milers de mostres oceàniques; i, en segon lloc, el desenvolupament d'una gran potència computacional i de tecnologies d'IA que han facilitat l'anàlisi de milions de seqüències.
Utilitzant el KAUST Metagenomic Analysis Pipeline (KMAP), l'equip va analitzar seqüències d'ADN de 2.102 mostres oceàniques recollides per tot el món. Aquesta infraestructura informàtica avançada va identificar 317,5 milions de grups de gens, més de la meitat dels quals es podien classificar per tipus d'organisme i funció gènica. En integrar aquesta informació amb la ubicació de les mostres i el tipus d'hàbitat, el catàleg resultant ofereix una visió sense precedents de la distribució i les activitats dels microbis oceànics.
Els esforços de col·laboració i la posada en comú de l'ADN de les mostres van ser crucials per construir el catàleg. En aquest sentit, Duarte subratlla:
"Aquest èxit reflecteix la importància crítica de la ciència oberta. La creació del catàleg només ha estat possible gràcies a les ambicioses expedicions oceanogràfiques mundials en què es van recollir les mostres i a la posada en comú de les seqüències d'ADN de les mateixes a l'Arxiu Europeu de Nucleòtids, d'accés obert".
Entre aquestes campanyes figuren les expedicions Malaspina i Tara Oceans, en què els investigadors de l'ICM-CSIC Josep M. Gasol i Silvia G. Acinas van participar com a coordinadors dels consorcis microbià i procariota, respectivament. La primera va circumnavegar els oceans Pacífic, Índic i Atlàntic tropicals i subtropicals el 2011, mentre que la segona, duta a terme entre el 2010 y el 2012, va consistir en un esforç internacional que tenia com a objectiu la seqüenciació de la vida microbiana a l'oceà.
Aplicacions científiques i industrials
Amb tot, el Catàleg de Gens Oceànics KMAP 1.0 serveix de referència per al seguiment dels efectes de l'activitat humana, com ara la contaminació i l'escalfament global, sobre la vida marina. També constitueix un vast recurs genètic que els investigadors poden explorar a la recerca de nous gens aplicables al desenvolupament de fàrmacs, solucions energètiques i agricultura. No obstant això, Laiolo subratlla la necessitat de continuar realitzant mostrejos oceànics, sobretot en zones poc estudiades com ara les profunditats marines i els fons oceànics, per mantenir actualitzat el catàleg a mesura que l'oceà està experimentant canvis continus.