<pre>Nuevas herramientas genéticas prometen descubrir secretos de la vida marina microscópica | Ciencias

El cincuenta por ciento del oxígeno que respiramos proviene de microbios oceánicos. Sin embargo, estos pequeños organismos marinos han permanecido en gran medida como un misterio para la ciencia. Ahora, gracias a los esfuerzos de más de 100 investigadores en todo el mundo, los científicos han encontrado una manera de desbloquear los genomas de un puñado de estas criaturas mediante la ingeniería genética de su ADN.

“El estudio impulsará los avances en la biología del plancton”,

Angela Falciatore, bióloga marina del CNRS

Esos avances podrían arrojar luz sobre la evolución temprana de la vida y potencialmente incluso conducir a nuevos antibióticos, dice ella.

El plancton es la vida invisible que a veces colorea nuestros océanos de azul, verde e incluso rojo. Algunos de estos plancton son organismos unicelulares llamados protistas que, como las plantas, usan la luz para transformar el dióxido de carbono en oxígeno. Los protistas no solo nos mantienen respirando, sino que también constituyen la base de la “red alimentaria” del océano. Sirven como comidas para plancton más grande, que a su vez se convierten en alimento para criaturas aún más grandes como invertebrados y peces.

“Hay una gran cantidad de protistas inexplorados con un gran impacto en estos ecosistemas”

Peter Kroth, biólogo de algas de la Universidad de Konstanz

En 2015, la Fundación Gordon y Betty Moore, una organización filantrópica que apoya la investigación básica sobre microbios y el medio ambiente, proporcionó 8 millones de dólares a los investigadores para cerrar esa brecha de conocimiento. Los estudios de animales, plantas, levaduras y bacterias han demostrado que cuando los científicos modifican los genes de un organismo, descubren pistas sobre cómo funcionan esos genes, y los organismos mismos.

Los ganadores finalmente combinaron su experiencia y conocimientos, eligiendo una gama de 39 especies para trabajar. Algunas especies fueron elegidas por su importancia económica: ligadas al protismo mareas rojas y otras floraciones de algas pueden ser catastróficas para la pesca y la recreación, y algunas porque representan diferentes ramas del árbol genealógico protista.

“Estos organismos son tan diferentes como los humanos para pescar, y aún más”

Thomas Mock, coordinador del proyecto y microbiólogo de la Universidad de East Anglia.

Los equipos recolectaron criaturas con nombres retorcidos como archaelastid, opisthokont y coccolithophore principalmente del agua en ambientes costeros.

El siguiente paso fue descubrir cómo cultivar cada especie en cantidades suficientes para trabajar. Los investigadores probaron diferentes combinaciones de nutrientes y temperaturas con cada una para ver qué funcionaba mejor.

Luego, para explorar los genes, los científicos tuvieron que intentar introducir ADN extraño en ellos, algo que rara vez se había hecho antes. Descubrieron que a veces disparar pequeñas partículas de oro o tungsteno recubiertas con ADN era más efectivo para que el ADN pasara a través de la membrana celular. Otras veces, los investigadores usaron electricidad para eliminar las membranas celulares y hacer que goteen para que el ADN pueda introducirse. El siguiente paso fue lograr que el ADN formara parte del genoma, o al menos se tradujera en una proteína.

A veces, el gen entró y comenzó a producir proteínas. Pero a veces las defensas del protista lo destruyeron. En otros casos, los investigadores descubrieron que las enzimas que generalmente usan para la ingeniería genética no funcionaban a las bajas temperaturas en las que viven algunos de los protistas, por lo que tuvieron que encontrar nuevas enzimas para hacer el trabajo.

“Ningún grupo en el mundo podría haber enfrentado solo estos desafíos técnicos”

Dice Falciatore.

En total, los científicos pudieron agregar genes a 13 especies. Estos incluyeron un protista que mata a los peces con sus toxinas y uno que también infecta a moluscos y anfibios, informa hoy el grupo en Métodos de la naturaleza.

El documento también representa un primer paso importante, ya que todavía es muy difícil modificar genéticamente algunas de estas especies.

“Un gran desafío será reproducir estos protocolos en diferentes laboratorios y hacer que estos procedimientos sean rutinarios”.

Dice Falciatore

El trabajo también debería ayudar a revelar cómo funcionan los protistas. Al modificar su ADN y monitorear cómo cambia el comportamiento, la función o la bioquímica de los protistas, los investigadores comienzan a aprender qué hacen esos genes. Los genes que afectan la capacidad de los protistas para combatir las bacterias, por ejemplo, pueden codificar proteínas que podrían generar nuevos antibióticos para las personas. Y los genes que hacen lo mismo en protistas distantes probablemente representan genes que ya existían en un ancestro temprano, arrojando luz sobre la evolución protista.

“Mi laboratorio definitivamente se beneficiará”.

Dice Kroth

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