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Capacity Building at InBIO for Research and Innovation Using Environmental Metagenomics

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Un gran impulso para la investigación de metagenómica en Europa

Una iniciativa de la Unión Europea está transformando la Red de investigación de la biodiversidad y la biología evolutiva (InBIO) en Portugal en un centro para la investigación de alto nivel en el ámbito de la metagenómica.

Alimentos y recursos naturales

La aparición de tecnologías de secuenciación del ADN más potentes y rentables ha hecho que aumenten los descubrimientos genéticos y los estudios de caracterización de organismos unicelulares que van desde las microbiotas hasta las comunidades de vertebrados e invertebrados complejos. Los conocimientos adquiridos a partir de los metagenomas aumentan la comprensión de la riqueza de especies y su abundancia relativa (evaluación de la biodiversidad), de cómo las especies se dividen en hábitats diferentes (ordenamiento de especies) y su papel en las redes alimentarias. Además, se utilizan varios organismos para observar los cambios medioambientales y se usan como modelos para comprender las interacciones biológicas y los cambios evolutivos. El proyecto EnvMetaGen, financiado con fondos europeos, se puso en marcha para modernizar las capacidades investigadora y tecnológica de InBIO de forma que se aumente la calidad de las investigaciones y los resultados en materia de metagenómica. El mecanismo de financiación ha permitido a este centro formar un equipo con varios investigadores internacionales a los que se unen investigadores de origen portugués que se habían marchado del país. Hasta ahora, InBIO ha colaborado con éxito con más de doce organizaciones y centros de toda Europa. Una colección de referencia de insectos Uno de los principales resultados del proyecto fue la puesta en marcha de la iniciativa de código de barras del ADN de InBIO, una campaña para recopilar códigos de barras del ADN de taxones de invertebrados portugueses. Hasta el momento, los investigadores han identificado con un código de barras a miles de especies de invertebrados, sobre todo insectos, que incluyen plagas forestales y agrícolas, nuevas especies exóticas en Europa y especies nuevas para la ciencia. Esta iniciativa es de particular importancia debido a la falta de colecciones de referencia completas en los focos de biodiversidad de la cuenca mediterránea, especialmente en el caso de los taxones de invertebrados, lo que dificulta la aplicación de los enfoques metagenómicos en la investigación de la biodiversidad. Por ejemplo, a través de esta iniciativa, fue posible identificar con un código de barras insectos acuáticos extremadamente diversos como los efemerópteros, los plecópteros, los tricópteros, los anisópteros y los zigópteros, que no tenían un código de barras. «Estos insectos encontrados en hábitats de agua dulce pasan su estadio larvario bajo el agua. Su alta sensibilidad a los cambios medioambientales los convierten en excelentes indicadores de la salud de los ecosistemas acuáticos», señala el doctor Pedro Beja, coordinador del proyecto. Beneficios de la metagenómica El ADN medioambiental analizado por medio de la metagenómica ofrece un método simple de estudio de organismos difíciles de encontrar o que están en peligro de extinción, sin someterlos al estrés antropogénico. Además, es útil para detectar especies en las primeras etapas de invasión cuando se encuentran en densidades de población bajas. La metagenómica también constituye una herramienta potente para la evaluación de la biodiversidad en un hábitat. Con esto en mente, los investigadores se centraron en métodos mejorados de aislamiento y extracción de ADN para los análisis de caracterización genética de cuerpos pequeños en las aguas turbias que se encuentran en zonas áridas. Los resultados son muy relevantes para las evaluaciones de biodiversidad, ya que estas aguas normalmente son el hogar de un gran número de especies diferentes de vertebrados. Otro estudio se centró en cómo el uso de conservantes de las muestras de agua, como el etanol, puede mejorar la caracterización genética de los macroinvertebrados. «Obtener el ADN de las especies a partir de muestras de agua supone un método eficaz y de bajo coste para controlar la degradación del medio acuático», explica el doctor Beja. EnvMetaGen también ha aprovechado el poder de la metagenómica para comprender mejor los hábitos alimenticios de las especies mediante análisis de fragmentos aislados de ADN de excrementos de murciélagos, aves y otros vertebrados. El doctor Beja concluye: «Identificar y cuantificar conexiones tróficas entre especies puede ayudar a crear redes alimentarias más detalladas y complejas que nunca. Por ejemplo, comprender mejor las interacciones entre los depredadores y las plagas agrícolas puede ayudar a reducir el uso de plaguicidas en los sistemas de explotación agrícola europeos». Los resultados del proyecto se han comunicado a través de numerosos documentos publicados en revistas arbitradas. La participación en varias conferencias y la organización de talleres también contribuyen a garantizar que los valiosos resultados sean difundidos.

Palabras clave

EnvMetaGen, metagenómica, biodiversidad, InBIO, invertebrado, red alimentaria, medio acuático, código de barras del ADN, caracterización genética

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