Metagenómica

Se puede sugerir que la ecología de comunidades microbianas moderna surgió cuando Pace y sus colegas, en el artículo escrito el año 1985 titulado “Analizando poblaciones microbiológicas naturales con secuencias rRNA”, amplificaron y secuenciaron el gen del acido ribonucleico ribosomal 16S, utilizado como marcador taxonómico universal en arqueas y bacterias, del acido desoxirribonucleico extraído directamente de comunidades microbianas naturales, encontrando una gran diversidad de organismos pertenecientes a grupos taxonómicos no descritos anteriormente a nivel de phylum. Antes de este estudio, la ecología microbiana se basaba en describir funciones, a veces enriqueciendo el ambiente, utilizando un enfoque de caja negra, o sea, se sabe lo que entra y lo que sale, pero no se sabe ni cómo se realiza el proceso ni quién lo lleva a cabo, o de tratar de cultivar las bacterias, un proceso muy ineficiente, ya que sólo una proporción muy baja de ellas son cultivables. Según Woese, en el artículo escrito el año 1987 titulado “Evolución bacterial”, se ha descrito la composición taxonómica microbiana de una gran cantidad de ambientes distintos con una diversidad impresionante de grupos taxonómicos no descritos, en el extremo de los cuales se encuentra la definición del Reino Korarchaeota dentro del dominio Archaea, que no posee ningún representante cultivable. Aunque las primeras filogenias universales de bacterias son sumamente recientes y reconocían alrededor de una decena de phyla, al año 2004, en el libro de los autores Konstantinidis y Tiedje titulado “Diversidad microbiológica y genómica”, se reconocen entre cuarenta y ochenta y dos phyla, dependiendo del autor, sin representantes cultivables y, por lo tanto, sin conocimiento sobre su biología y ecología.

En palabras de Handelsman y sus colegas, en el artículo escrito el año 1998 titulado “Acceso de la biología molecular a la química de los microbios del suelo desconocidos: Una nueva frontera para los productos naturales”, la metagenómica representa una aproximación totalmente nueva al estudio de las comunidades microbianas, definida como el análisis funcional y de secuencias de los genomas microbianos colectivos contenidos en una muestra ambiental, basándose ya sea en expresión o secuenciación. El primer trabajo con datos tipo metagenoma, aunque parciales, fue el de Rondon y sus colegas, reportadas en el artículo escrito el año 2000 titulado “Clonación del Metagenoma de suelo: Una estrategia para acceder a la diversidad genética y funcional de los microorganismos no cultivables”, donde se describe una biblioteca de clonas en cromosomas artificiales de bacterias que contenía fragmentos de acido desoxirribonucleico relativamente grandes obtenidos directamente de muestras de suelos agrícolas de la Estación de Investigación Agrícola de West Madison, Wisconsin. Cada una de las clonas fue sometida a diversos análisis diferenciales para la identificación de nuevas proteínas involucradas en actividades hemolíticas, lipolíticas y amilolíticas, demostrando así su potencial en el descubrimiento de nuevos genes. Recientemente, el desarrollo y abaratamiento de tecnologías de secuenciación como el shotgun o la pirosecuenciación ha brindado la posibilidad de análisis metagenómicos amplios. Las principales ventajas de estos métodos sobre las técnicas tradicionales de amplificación genética son: (1) un menor sesgo taxonómico en la secuenciación, y (2) la capacidad de analizar simultáneamente el complemento taxonómico y funcional de una misma comunidad. Venter y sus colegas señalan, en el artículo escrito el año 2004 titulado “Secuenciación del genoma ambiental de los Sargazos de mar”, lo anterior permite que el desarrollo tecnológico sea recibido por el marco teórico robusto de la ecología de comunidades tradicional, por ejemplo, permitiendo implementar los análisis tradicionales utilizados por ecólogos vegetales y animales para evaluar la riqueza de especies, la estructura de comunidades y las diversidades alfa, beta y gamma; a la par que es posible analizar el reconocimiento de gremios funcionales, inclusive con una mayor precisión y resolución que la permitida por los estudios macroecológicos tradicionales, pues la presencia de un gen permite medir el potencial taxonómico de la comunidad incluso en condiciones donde dicho gen no se encuentre en uso.