Millones de genomas bajo la suela del zapato

Desde que en 1995 se publicara la primera secuencia completa de un genoma, la carrera por obtener más conocimientos sobre la genética de los seres vivos no ha cesado. En 2003 se obtuvo la secuencia del genoma humano, inaugurando una nueva etapa en la medicina. La investigación no acabó aquí, y ese mismo año se anunció el comienzo de la secuenciación de algo mucho mayor, el conjunto de microorganismos que pueblan el océano. Así se abrió la era de las secuenciaciones masivas. Ante ese panorama, un consorcio internacional de científicos se ha lanzado a la búsqueda del genoma del suelo.

El proyecto Terragenome, que comenzó en 2008, es una apuesta científica para explorar los microbios que habitan en el suelo. Los 23 países embarcados en esta aventura, entre los que se encuentra España, realizarán un análisis del contenido microbiano de sus suelos. Se trata de secuenciar el genoma de las bacterias que habitan en cada zona de estudio para crear un catálogo del que se puedan extraer nuevos conocimientos científicos. Actualmente se estima que el número de bacterias descubiertas oscila entre el 1% y el 5% del total, una cantidad insignificante si se considera que el número total de bacterias que hay en el mundo puede alcanzar la cifra de 5×1030, o cinco quintillones.

Metagenoma

El gran desconocimiento que rodea a las bacterias es el que enfatiza la necesidad de continuar investigando. Desde que se secuenció el genoma humano, las técnicas de análisis han variado notablemente. El proyecto Terragenome, a diferencia de una secuenciación individual, se centra en la información genética de forma conjunta. A partir de una muestra del suelo, se obtienen las secuencias de todos los organismos que la integran. Esto ha sido posible gracias a la evolución de las técnicas de secuenciación masiva, que han reducido de forma notable el tiempo y el dinero necesario para realizarlas. "Un gramo de suelo puede albergar entre uno y 1.000 millones de individuos", afirma el investigador del Grupo de Ecología Genética de la Rizosfera del CSIC, Manuel Fernández, perteneciente al equipo español.

Los descubrimientos que se realicen pueden tener grandes implicaciones en la ciencia, ya que pueden hallarse bacterias que sinteticen proteínas desconocidas hasta el momento, o que realicen procesos metabólicos aplicables en un gran número de ramas de la ciencia. "Se pueden encontrar funciones nuevas con interés biotecnológico o terapéutico", declara el director de la Estación Experimental del Zaidín (EEZ) en Granada, Nicolás Toro. "Se generará una gran cantidad de conocimiento si descubrimos todo lo que hay en el suelo", añade Fernández.

Participación española

La EEZ es la integrante española del consorcio Terragenome. El equipo va a estudiar los efectos del incendio sobre un encinar en Sierra Nevada (Granada), comparando su población bacteriana con la de uno normal. También analizarán muestras de suelo a diferentes altitudes para predecir los posibles efectos del cambio climático sobre las bacterias. Sus resultados pasarán a formar parte de la genoteca internacional.

Los expertos opinan que a partir de 2011 comenzarán a surgir los primeros hallazgos relevantes. "Aunque trabajar en el suelo sea más difícil que en otros medios, nos proporciona muchos recursos y lo tenemos muy olvidado", concluye Toro.

 Una técnica que mezcla biología y computación

Muestreo

El primer paso es extraer una muestra del suelo que se quiere estudiar. Un gramo de tierra es suficiente para acoger hasta 1.000 millones de bacterias.

Preparación

No se puede utilizar la muestra en bruto. Es necesario aplicarle técnicas de tamizado para filtrar sólo lo necesario. Después se aplican detergentes para romper las células y obtener el ADN.

Secuenciación

Una vez preparada la muestra, se procede a leer las secuencias de ADN, que son mezcla de los genes de muchas especies distintas. Sofisticadas herramientas informáticas ayudan a separar las distintas secuencias y a asignarlas a las especies correspondientes de microorganismos.

Almacenamiento

Las secuencias se almacenan en bancos de genes, bases de datos on-line que están a disposición de todos los científicos.