martes, 23 de julio de 2013

Metagenómica

Gilbert sostiene que, en el artículo escrito el año 2010 titulado “La metagenómica. Un fundamento encuentra sus pies”, los microorganismos juegan un papel esencial en la vida sobre la Tierra. Ellos facilitan de formas muy variadas la vida de las personas. Gracias a ellos se pueden llevar a cabo los ciclos del carbono, del nitrógeno y del azufre, entre otros. Durante años, los seres humanos han aprovechado sus capacidades metabólicas para producir alimentos, antibióticos y recuperar ambientes contaminados. Las interacciones de los microorganismos con su entorno y con otros seres vivos han sido el objeto de innumerables investigaciones, no solamente con el fin de entenderlas sino también de revelar el potencial biotecnológico que se esconde tras ellas. La metagenómica es una estrategia entre muchas para estudiar los microorganismos. El término metagenómica hace referencia al estudio de genomas de una comunidad microbiana. Meta viene del griego “más allá de” entendiéndolo como ir más allá del genoma, y así es, ya que permite analizar la estructura y función en conjunto de un gran número de genes presentes en un ambiente determinado.

Chen y Pachter, en el artículo escrito el año 2005 con el título “Bioinformática el arma ideal para la secuenciación del genoma de las comunidades microbianas”, sostienen que tradicionalmente el estudio de los microorganismos presentes en un nicho se ha realizado haciendo uso de las técnicas tradicionales de microbiología y su caracterización en el ámbito genético se ha efectuado mediante técnicas de clonación y secuenciación. De esta forma, el estudio de la diversidad microbiana se había restringido a aquellos microorganismos cultivables y se habían excluido aquellos que no eran fácilmente cultivables en laboratorio, y por lo tanto el estudio de las comunidades microbianas en su ambiente natural no había sido posible. Sin embargo, de acuerdo con Coenye y Vandamme, en el artículo publicado el año 2003 con el título “Intragenómica heterogeneidad entre múltiples operandos ribosomales 16S del acido ribonucleico en genomas bacterianos secuenciados”, en los últimos años se tomó conciencia de esta enorme falla y se comenzaron a adoptar estrategias que permitieran abordar las comunidades microbianas como un todo y no de forma individualizada como se estaba llevando a cabo. Los primeros estudios realizados en comunidades microbianas se concentraron en el empleo de la secuencia ribosomal 16S del acido ribonucleico ribosomal de bacterias para distinguir una especie de otra. Según los investigadores Viaud, Pasquier y Brygoo, en el artículo escrito el año 2000 titulado “La diversidad de los hongos del suelo estudiados por PCR-RFLP de ITS”, aunque fue muy útil para identificar grandes comunidades bacterianas, se tenía el inconveniente de obtener secuencias que no correspondían con ninguna especie cultivada reportada, lo que indicó que mediante esta técnica no se lograba identificar todos los organismos presentes en determinado nicho. Posteriormente, se utilizó la extracción de acido desoxirribonucleico directamente de la muestra ambiental y la subsiguiente amplificación de la región de 16S. En el caso de los hongos también se emplearon los genes ribosomales y en especial las regiones espaciadoras internas transcritas, para caracterizar las comunidades asociadas a diferentes ambientes. Sin embargo estas primeras aproximaciones tenían la desventaja de que también se requería de un paso de clonación para llevar a cabo la secuenciación de las regiones nucleares amplificadas.

Según los investigadores Jurkowski y Handelsman, en el artículo escrito el año 2008 titulado “Metagenómica”, el objetivo de la metagenómica es hacer uso de las técnicas modernas de secuenciación para el estudio de microorganismos directamente en su ambiente natural sin la necesidad de pasar por técnicas de aislamiento y cultivo en laboratorio. La aproximación consiste en emplear marcadores que permitan determinar la diversidad de microorganismos y genes presentes en una muestra ambiental. Gilbert, en el artículo mencionado en párrafos anteriores, sostiene que con la combinación de dos tecnologías de secuenciación de segunda generación como son 454-pirosecuenciación e Illumina-Solexa, ha sido posible secuenciar todo un metagenoma ambiental, así como también reorganizar genomas completos a partir de pequeños fragmentos de secuencia. No obstante, con estas aproximaciones se genera un volumen enorme de datos para ser analizados y así responder a preguntas como: ¿A quién pertenece esta secuencia? o ¿Cuál es la función de esta secuencia?, con las técnicas convencionales de secuenciación, en las que se hacían los análisis de un número no tan grande de pares de bases, entre diez mil millones a veinte mil millones, existía la tendencia a promediar las pequeñas variaciones encontradas, las cuales eran atribuidas a un mismo genoma o pan-genoma, el cual hace referencia al contenido genético compartido entre los aislamientos de una misma especie. Con las nuevas técnicas de secuenciación utilizadas en metagenómica, el número de pares de bases es mucho mayor, más de cien mil millones, lo que permite resolver un número diferente de genomas y potencialmente relacionar diferentes cepas con diferentes genomas, permitiendo un mejor entendimiento del papel de la variación genética en una población.

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