Aumentar el conocimiento genómico de los invertebrados
El 95 % de los animales de la Tierra son invertebrados —es decir, que carecen de columna vertebral—, entre los que se incluyen los insectos, las arañas y los caracoles. Sin embargo, a excepción de unos pocos organismos modelo utilizados habitualmente en investigación, como el nematodo «Caenorhabditis elegans» y la mosca del vinagre «Drosophila melanogaster», los genomas de los invertebrados siguen siendo poco conocidos. Esto se debe, en gran medida, a la diversidad de sus fenotipos y ciclos vitales. Desde una perspectiva taxonómica, en la actualidad existen 35 filos de invertebrados, que abarcan desde el diminuto rotífero (0,1-0,5 mm) hasta el calamar gigante (10-14 m). «Aparte de las lagunas del conocimiento sobre su importancia evolutiva y ecológica, los invertebrados constituyen una reserva de recursos genéticos potencialmente beneficiosos para la salud humana, ya que pueden ser fuente de nuevos fármacos y materiales biomiméticos, por ejemplo», afirma Gert Wörheide, coordinador del proyecto IGNITE, realizado con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie. Al tratarse de un proyecto de la red de formación innovadora, IGNITE formó a quince investigadores noveles en el marco de proyectos altamente interdisciplinarios e intersectoriales. Los objetivos de la investigación de IGNITE eran: estudiar la evolución de los invertebrados; comprender cómo el medio ambiente modificó la función de su genoma; y desarrollar y mejorar los flujos de trabajo bioinformático para la publicación semántica, el ensamblaje y el análisis de genomas y transcriptomas.
Desarrollar métodos de investigación más personalizados
Se sabe que el genoma de los invertebrados presenta una gran heterocigosidad, es decir, con características genéticas diferentes heredadas de cada progenitor. A menudo, contiene muchos elementos repetitivos, lo que dificulta su análisis genómico. «En consecuencia, el enfoque ‟único”, que facilita la investigación con organismos modelo, no funciona con la mayoría de los invertebrados, por lo que en IGNITE se diseñaron enfoques más personalizados», explica Wörheide, de la Universidad Ludwig Maximilian de Múnich, entidad anfitriona del proyecto. Por ejemplo, un proyecto mejoró los métodos de registro de la conformación de los cromosomas, concretamente el Hi-C, optimizándolos para analizar genomas de invertebrados no modelo. Estos datos se utilizan cada vez más para analizar cómo se organiza la cromatina en el genoma y comprender la organización tridimensional del genoma, lo que permite construir andamios genómicos para genomas de referencia de gran calidad a escala cromosómica. Una vez perfeccionadas, las técnicas se utilizaron para estudiar el genoma de los «Chaetognatha», un grupo taxonómico de gusanos marinos cuyo genoma ha sido muy difícil de ensamblar con métodos convencionales. «Este logro de la genómica comparativa ayudará a proporcionar información sobre la evolución de este filo poco estudiado y funciona como prueba de concepto para otros animales parecidos», añade Wörheide. Otro proyecto utilizó genomas secuenciados, transcriptomas y análisis bioinformáticos para investigar cómo se originaron las defensas naturales de los animales en los últimos quinientos millones de años. Los investigadores caracterizaron las rutas biosintéticas de producción del veneno en los caracoles marinos del género «Conus». «Además de aportar más información sobre la evolución de las especies, la eficacia ecológica y las enfermedades, el hecho de saber más sobre estas protecciones creadas de forma natural podría tener aplicaciones biotecnológicas, como compuestos para fármacos», afirma Wörheide. De hecho, en otro proyecto se estudió el genoma de «Haliclona oculata» (una esponja de mar) para saber cómo esta especie produce metabolitos secundarios citotóxicos. Se cree que dichos metabolitos se utilizan como mecanismo de protección, por ejemplo para mantener seguros los hábitats entre los arrecifes de coral. Estos compuestos bioactivos inhiben la división celular en los organismos competidores, por lo que son de interés médico, ya que también podrían utilizarse para desarrollar nuevos fármacos antimicrobianos, antivirales y antineoplásicos, como esteroides o alcaloides.
Futuros líderes de la innovación
Aunque muchos de los investigadores noveles de IGNITE aún no han terminado su doctorado, el grupo ya ha publicado una serie de artículos. «Las instituciones de investigación, así como las empresas de ‟software” y biomédicas, demandan cada vez más genomistas. Gracias a su formación —desde la geobiología hasta la bioinformática— nuestros titulados están en buena posición para liderar innovaciones que supondrán un verdadero cambio para la sociedad, la economía y el medio ambiente», concluye Wörheide. El nombramiento de varios investigadores noveles inmediatamente después de su permanencia en IGNITE para puestos de prestigio en el mundo universitario y en la industria, así lo atestigua.
Palabras clave
IGNITE, invertebrado, filos, genoma, heterocigosidad, gusano marino, caracol marino, esponja de mar, cromatina
