Esta base de datos elaborada por la KAUST en colaboración con el ICM-CSIC ofrece una visión sin precedentes de la distribución y la actividad potencial de los microorganismos marinos.
El océano, el mayor hábitat del mundo, alberga una biodiversidad inmensa y en gran medida por descubrir. Un estudio pionero dirigido por el Centro de Investigación del Mar Rojo de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdalá (KAUST) en colaboración con el Institut de Ciències del Mar (ICM-CSIC), ha proporcionado la base de datos de microbios marinos más extensa y completa hasta la fecha. Publicado en Frontiers in Science, el estudio presenta el “KMAP Global Ocean Gene Catalog 1.0”, una base de datos accesible para todo el mundo con más de 317 millones de grupos de genes emparejados con la función biológica, la ubicación y el tipo de hábitat.
Se trata del mayor estudio del ADN oceánico y aporta información muy valiosa sobre el complejo mundo de los microbios oceánicos. El profesor Carlos Duarte, autor principal del estudio y profesor de la KAUST, destaca ha destacado accesibilidad del catálogo:
"Los científicos pueden acceder al catálogo a distancia para investigar cómo funcionan los distintos ecosistemas oceánicos, rastrear el impacto de la contaminación y el calentamiento global, y buscar aplicaciones biotecnológicas como nuevos antibióticos o nuevas formas de descomponer los plásticos: ¡las posibilidades son infinitas!".
Innovación tecnológica y ciencia colaborativa
Durante siglos, cartografiar la biodiversidad marina ha sido una tarea complicada, sobre todo por la imposibilidad de estudiar la mayoría de los organismos marinos en un laboratorio. Sin embargo, en la actualidad los avances en las tecnologías de secuenciación del ADN permiten la identificación directa de organismos a partir del agua y los sedimentos oceánicos.
Según Elisa Laiolo, investigadora del proyecto y primera autora del estudio, son dos los avances tecnológicos que han hecho posible este análisis a gran escala. En primer lugar, el aumento significativo de la velocidad y la disminución del coste de las tecnologías de secuenciación del ADN, que han permitido secuenciar material genético de miles de muestras oceánicas; y en segundo, el desarrollo de una gran potencia computacional y de tecnologías de IA que han facilitado el análisis de millones de secuencias.
Utilizando el KAUST Metagenomic Analysis Pipeline (KMAP), el equipo analizó secuencias de ADN de 2.102 muestras oceánicas recogidas en todo el mundo. Esta avanzada infraestructura informática identificó 317,5 millones de grupos de genes, más de la mitad de los cuales podían clasificarse por tipo de organismo y función génica. Al integrar esta información con la ubicación de las muestras y el tipo de hábitat, el catálogo resultante ofrece una visión sin precedentes de la distribución y las actividades de los microbios oceánicos.
Los esfuerzos de colaboración y la puesta en común del ADN de las muestras fueron cruciales para construir el catálogo. A este respecto, Duarte subraya:
"Este logro refleja la importancia crítica de la ciencia abierta. La creación del catálogo sólo ha sido posible gracias a las ambiciosas expediciones oceanográficas mundiales en las que se recogieron las muestras y a la puesta en común de las secuencias de ADN de las mismas en el Archivo Europeo de Nucleótidos, de acceso abierto”.
Entre estas campañas figuran las expediciones Malaspina y Tara Oceans, en las que los investigadores del ICM-CSIC Josep M. Gasol y Silvia G. Acinas participaron como coordinadores de los consorcios microbiano y procariota, respectivamente. La primera circunnavegó los océanos Pacífico, Índico y Atlántico tropicales y subtropicales en 2011, mientras que la segunda, llevada a cabo entre 2010 y 2012, consistió en un esfuerzo internacional que tenía como objetivo la secuenciación de la vida microbiana en el océano.
Aplicaciones científicas e industriales
Con todo, el Catálogo de Genes Oceánicos KMAP 1.0 sirve de referencia para el seguimiento de los efectos de la actividad humana, como la contaminación y el calentamiento global, sobre la vida marina. También constituye un vasto recurso genético que los investigadores pueden explorar en busca de nuevos genes aplicables al desarrollo de fármacos, soluciones energéticas y agricultura. No obstante, Laiolo subraya la necesidad de seguir realizando muestreos oceánicos, sobre todo en zonas poco estudiadas como las profundidades marinas y los fondos oceánicos, para mantener actualizado el catálogo a medida que el océano experimenta cambios continuos.