Un proyecto de la UE desarrolla un sistema que relaciona los modelos genéticos con datos sobre el medio ambiente
A través del proyecto METAFUNCTIONS lanzado recientemente se intenta desarrollar un sistema de extracción de datos que relacione modelos genéticos en genomas y metagenomas con datos contextuales del medio ambiente. Descifrar el plano genético de todas las especies microbianas puede aportar información a los científicos sobre qué especies están presentes en un determinado entorno y cómo funcionan unidas, permitiendo descubrir miles de microorganismos que no se conocían antes, así como nuevas enzimas y proteínas para uso médico e industrial y encontrar formas de aprovechar las bacterias para la lucha contra la contaminación. Determinar la secuencia completa del ADN de una especie concreta se ha convertido en algo común y se ha logrado en humanos, ratones, plantas de arroz y muchos microorganismos. En los últimos siete años, se ha conseguido secuenciar con éxito más de 260 genomas microbianos, y actualmente hay más de 600 en proceso. Los investigadores saben que hasta un 99 por ciento de los microorganismos no puede estudiarse mediante la utilización de los métodos tradicionales de extracción de ADN. Sin embargo, es posible extraer el ADN de una muestra de suelo o agua marina. Por lo que son necesarias nuevas técnicas que permitan adentrarnos en esta diversidad oculta. Las técnicas pretenden leer todo el ADN de las comunidades bacterianas encontradas en un trozo de suelo o de agua marina, o incluso en las paredes del intestino humano. Las secuencias de estas muestras se conocen como metagenomas, no son el genoma de un organismo, sino el plano genético de un entorno concreto. La idea de estos métodos es extraer ADN de un entorno particular e insertar un fragmento de éste en un plásmido de expresión para crear una biblioteca "metagenómica". El último paso será ensayar funcionalmente el ADN expresado en una multitud de actividades. Está apareciendo abundante información sobre el metagenoma, pero realmente faltan herramientas para su análisis. La tarea no es fácil: puede haber miles de especies microbianas diferentes en un puñado de suelo o agua marina, lo que supone que, desde un punto de vista genético, esta muestra puede ser más compleja que el genoma humano. Por otro lado, la investigación sobre metagenómica se ha centrado hasta el momento en bacterias que son importantes para la medicina, mientras que los organismos "medioambientales importantes" (esto es, los que participan en la producción y consumo de metano) no reciben la misma atención. Financiado por la Comisión Europea a través del programa ciencia y tecnología nuevas y emergentes (NEST) del VI Programa marco (VIPM), el proyecto METAFUNCTIONS pretende abordar estos retos mediante el desarrollo de un sistema de extracción de datos nuevo que podrá identificar relaciones entre los genes secuenciados y su contexto medioambiental y ecológico. Coordinado por el Instituto Max Planck de microbiología marina, con sede en Alemania, el proyecto integra una gama diversa de pericias en bioinformática, ciencia informática, sistemas de información geográfica y ciencias marinas de cuatros centros de investigación europeos situados en Alemania, Suiza y Polonia. El objetivo último de este proyecto, cuyo nombre oficial es "medioambiente y metagenómica, un sistema bioinformático para detectar y asignar funciones a los modelos de genes específicos de un hábitat", pretende determinar la función de genes todavía no conocidos y que reciben el nombre de "genes hipotéticos". La combinación innovadora de pericias tiene el potencial de producir una tecnología de amplias aplicaciones y alto potencial de rendimiento. El proyecto está creando un "servidor de mapas de genomas" que pronto permitirá a los científicos de todo el mundo acceder a datos integrados ecológicos y sobre genómica y visualizar claramente los resultados de sus análisis. METAFUNCTIONS utiliza las técnicas de procesamiento del lenguaje natural para recopilar datos sobre el material existente y convertirlos en un formato de base de datos estructurado. El proyecto descansa también sobre las técnicas de extracción de datos para identificar modelos interesantes o nuevos de datos sobre genómica. Otro aspecto innovador del proyecto es el uso de sistemas de información geográfica (GIS). Estas herramientas sirven para la simulación y análisis de eventos desde una perspectiva espacial o geográfica. Los nuevos modelos, como pueden ser la agrupación física de genes dentro de un genoma, estarán relacionados con datos contextuales sobre el hábitat. Por ejemplo, se puede encontrar un grupo concreto de genes en varios genomas o metagenomas, obtenidos todos en ambientes de alta temperatura. Sería razonable deducir que los genes deben desempeñar algún papel a la hora de permitir la supervivencia en temperaturas de calor extremo. Concretamente, el proyecto METAFUNCTIONS ayudará a salvar el actual retraso que hay en la asignación de funciones al vasto número de genes hipotéticos conservados como consecuencia del alto rendimiento de la secuenciación genómica. La ecología marina, la biotecnología, la medicina y muchos sectores industriales podrían beneficiarse todos del trazado que aportará METAFUNCTIONS a la genómica ecológica. El resultado potencial es enorme: las bacterias constituyen más de la mitad de la materia viva que hay sobre la tierra, y desempeñan funciones básicas en numerosos ciclos del medio ambiente. Convierten el nitrógeno en aire que aprovechan las plantas y producen la mitad del oxígeno del planeta, descomponen minerales y limpian la contaminación.