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FP7

DARKCELLS Resultado resumido

Project ID: 331291
Financiado con arreglo a: FP7-PEOPLE
País: Suecia

El estudio del genoma de las arqueas

Las arqueas fueron reclasificadas en un reino diferente al de las bacterias hace más de treinta años. Investigadores de un proyecto financiado con fondos comunitarios han proporcionado nueva información sobre la clasificación de las arqueas y han aumentado de forma sustancial el número de genomas disponibles para este grupo de microorganismos.
El estudio del genoma de las arqueas
Las arqueas constituyen un componente muy importante de los ecosistemas del planeta. Estas viven en una gran variedad de hábitats y podrían representar hasta el 20 % de todas las células microbianas presentes en los océanos. Su importancia en los ecosistemas está asimismo determinada por el hecho de que algunas especies de arqueas se encuentran comúnmente en la microflora intestinal humana, representando a menudo hasta el 10 % de todos los procariotas presentes en el intestino humano. Aunque se dispone de muy poca información sobre su estilo de vida, descubrimientos recientes revelan que determinadas especies de arqueas desempeñan un papel crucial en el ciclo global del nitrógeno y el carbono.

La caracterización de estos organismos se ve obstaculizada por la incapacidad para cultivarlos en el laboratorio empleando los métodos disponibles actualmente. Los investigadores del proyecto financiado por la Unión Europea DARKCELLS (Single-cell phylogenomic exploration of archaeal dark matter) emplearon métodos de célula única y técnicas metagenómicas para estudiar nuevos linajes de arqueas a nivel genómico. Para tal fin, se muestrearon arqueas en diferentes hábitats y se emplearon técnicas de secuenciación de nueva generación para analizar sus genomas y metagenomas.

Los investigadores emplearon avances recientes en metagenómica (por ejemplo, la separación de fragmentos de ADN genómico en una comunidad de organismos) para identificar ADN de arqueas en muestras de diferentes hábitats. En este contexto, una muestra concreta recolectada en una fuente hidrotermal en el océano Atlántico proporcionó tres borradores preliminares casi completos del genoma de arqueas previamente clasificadas dentro del grupo arqueota del océano profundo.

Como parte de las actividades del proyecto destinadas a caracterizar la gran mayoría de microbios no cultivables, los investigadores obtuvieron secuencias de amplicones del ARNr 16S de ciento ochenta muestras ambientales para realizar análisis de diversidad microbiana, análisis genómicos de células individuales y estudios metagenómicos en estas muestras.

Un análisis realizado por el grupo ubicado en Uppsala, en Suecia, condujo al novedoso descubrimiento de que estas arqueas, clasificadas dentro del filo Lokiarchaeota, presentaban genes detectados previamente solo en eucariotas. Curiosamente, en el filo Lokiarchaeota se descubrieron genes responsables de la síntesis de la actina, las GTPasas y otras proteínas diferentes implicadas en el tráfico intracelular de vesículas, que constituyen uno de los rasgos distintivos de la maquinaria celular eucariota.

La reconstrucción filogenómica empleando copias únicas de genes conservados reveló que estas arqueas son los parientes más cercanos de los eucariotas. Este descubrimiento corrobora en gran medida que estas arqueas podrían representar los denominados «eslabones perdidos» en el origen de los eucariotas. Los descubrimientos fueron publicados en Nature, una de las revistas científicas de mayor prestigio, y sus repercusiones suscitaron un amplio debate entre la comunidad científica.

Los logros de DARKCELLS también pusieron de manifiesto que la combinación de técnicas metagenómicas y de célula única constituye un método muy potente que, además, fue de gran utilidad para reconstruir las regiones genómicas de las arqueas clasificadas dentro de la clase Hadesarchaea. Es más, gracias a las actividades del proyecto ahora se dispone de un mayor número de genomas de especies de arqueas disponibles en bases de datos públicas. Finalmente, los descubrimientos de DARKCELLS beneficiarán tanto a los científicos dedicados al estudio de la fisiología de las arqueas en diferentes hábitats como a los biólogos evolutivos centrados en el estudio de la historia evolutiva de los tres dominios de la vida.

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Palabras clave

Arqueas, DARKCELLS, Lokiarchaeota, Hadesarchaea, genómica de células individuales, metagenómica
Número de registro: 190814 / Última actualización el: 2017-01-11
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