El desarrollo de la biotecnología, sus aplicaciones y la industria asociada a ellas depende en gran medida del conocimiento derivado del estudio del mundo de los microorganismos. Sin embargo, es bien sabido que las estrategias clásicas de cultivo en medios sintéticos o semisintéticos no consiguen mas que una pobre aporximación a la diversidad biológica de los microorganismos. Esto se ve corroborado en resultados tan contundentes como el hecho de que un simple gramo de suelo pueda contener entre 2000 y 8’300.000 diferentes genomas, donde únicamente alrededor del 1% de estos son accesibles con técnicas dependientes de cultivo (1). Es claro entonces que existe una gran cantidad de información con un potencial de aplicaciones biotecnológicas, que hacen parte de la porción no cultivable de microorganismos.
En este contexto, la metagenómica es un campo nuevo de investigación que se ha desarrollado en la última década, con el objeto de entender la diversidad de diferentes nichos ecológicos conformados por microorganismos cultivables y no cultivables. La metagenómica supone la extracción, clonación, secuenciación y análisis del genoma de una comunidad microbiana, lo cual permite el estudio de una gran variedad de sus genes y sus rutas degradativas o biosintéticas. El potencial es enorme, ya que se estima que hay más células microbianas en la Tierra, que estrellas en el universo conocido.
El año pasado en el workshop "Terabase Metagenomics" celebrado en Utah (USA), y que reunía a investigadores en ecología microbiana, bioinformática y estadística, se puso sobre la mesa el reto de como como usar la actual tecnología de secuenciación masiva para explorar las comunidades microbianas de la Biosfera, teniendo como objetivo último dar respuesta a las preguntas fundamentales de la ecología microbiana. La idea propuesta generó lo que hoy conocemos como Proyecto Microbioma de la Tierra o EMP (por Earth Microbiome Project).
El mencionado proyecto es similar al Proyecto Microbioma Humano, pero es inmensamente más grande y ambicioso pues pretende caracterizar tanto a nivel taxonómico como funcional la biodiversidad microbiana de muestras tomadas a lo largo y ancho de este planeta. Inicialmente se piensa partir del análisis de unas pocas muestras: unas 200.000 más o menos. Se extraerá el DNA para producir un Atlas Global Metagenómico en el que se piensa que se llegará a reconstruir unos 500.000 genomas microbianos y determinar un primer inventario de la diversidad de las familias de proteínas codificadas por dichos genomas. En una segunda fase se piensa alcanzar los 5 millones de genomas.
El origen de las muestras puede ser cualquier lugar concebible: desde diversos tipos de suelo, salinas, hasta nieve. El EMP propone una lista de recomendaciones, objetivos preferentes y una estrategia para que la toma, análisis y almacenamiento de muestras por parte de los diferentes grupos participantes sea lo más homogénea posible.
En resumen, el Proyecto Microbioma de la Tierra será un esfuerzo multidisciplinar que involucrará a ecólogos, genetistas, microbiólogos, físicos, geólogos, informáticos, matemáticos, químicos, ... Y se espera que, al igual que el proyecto del genoma humano ha revolucionado la medicina, este proyecto acabe revolucionando nuestro conocimiento de la biosfera.
Referencias:
(1) Roesch LFW, Fulthorpe R. R., Riva, A., Casella, G., Hadwin, K. M., Kent, A. D., Daroub, S. H., Camargo, F. A. O., Farmerie W. G., Triplett, E. W. 2007. Pyrosequencing enumerates and contrasts soil microbial diversity. The ISME Journal. 1: 283-290.
(2) Gilbert JA, Meyer F, Jansson J, Gordon J, Pace N, Tiedje J, Ley R, Fierer N, Field D, Kyrpides N, Glöckner FO, Klenk HP, Wommack KE, Glass E, Docherty K, Gallery R, Stevens R, Knight R. 2010. The Earth Microbiome Project: Meeting report of the "1 EMP meeting on sample selection and acquisition" at Argonne National Laboratory October 6 2010. Stand Genomic Sci. 3(3): 249-253
(3) Gilbert JA, Meyer F, Antonopoulos D, Balaji P, Brown CT, Brown CT, Desai N, Eisen JA, Evers D, Field D, Feng W, Huson D, Jansson J, Knight R, Knight J, Kolker E, Konstantindis K, Kostka J, Kyrpides N, Mackelprang R, McHardy A, Quince C, Raes J, Sczyrba A, Shade A, Stevens R. 2010. Meeting report: the terabase metagenomics workshop and the vision of an Earth microbiome project. Stand Genomic Sci. 3(3):243-248.
de una gran importancia!!!
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