La poesía del genoma en una web que recopila todos los sistemas de defensa bacterianos conocidos

Las bacterias y arqueas son microorganismos que evolucionan para adaptarse a los nuevos retos del medio, como el cambio climático / Pixabay

Francis Collins fue el genetista y científico que dirigió el Proyecto Genoma Humano en los años 90, una iniciativa de colaboración internacional que secuenció el ADN humano por primera vez. Ávido lector, músico y divulgador, escribió ‘El lenguaje de Dios’, donde compara el descubrimiento del genoma humano con la lectura de un gran libro, y señala que esa secuencia de genes es como una poesía escrita por la naturaleza.

Esta ‘lectura’ del genoma ofrece revelaciones interesantes para los científicos, dado que cada gen indica cuestiones como el color del que son los ojos de un ser vivo o la fortaleza de su sistema inmunitario. En este último factor se centra el estudio de un equipo de investigación de la Estación Experimental del Zaidín de Granada (CSIC), que ha participado en la creación del primer buscador web en abierto que recopila todos los sistemas de defensa bacterianos conocidos. 

Esta herramienta, llamada PADLOC, sirve como web de búsqueda y consulta para que los científicos puedan identificar y clasificar los mecanismos biológicos de protección que emplean bacterias y arqueas. De este modo, pueden analizar, simular y predecir cuestiones como su capacidad de resistir los efectos de los antibióticos. 

El sistema funciona con los siguientes pasos:

1. Se introduce la secuencia de ADN del microorganismo que se quiere analizar.
2. El programa busca genomas homólogos y coincidencias en los genes. 
3. De este modo, identifica qué sistema de defensa posee. 

Combatir infecciones

Grupo de Ecología Genética de la Rizosfera, Estación Experimental del Zaidín (CSIC-Granada)

Así, los investigadores pueden simular, analizar y predecir, por ejemplo, cómo se defiende una  especie de bacteria en un entorno de altas temperaturas, si se adapta o no al cambio y cómo esto afectaría tanto al entorno como a otros seres vivos. “Conocer los mecanismos de defensa de las bacterias es fundamental porque nos da la oportunidad de intervenir, controlar o predecir la evolución de las cepas que resulten perjudiciales para otros seres vivos. Con este conocimiento, podemos desarrollar estrategias para combatir infecciones bacterianas o reducir el deterioro de materiales”, explica a la Fundación Descubre el investigador de la Estación Experimental del Zaidín (CSIC-Granada), Nicolás Toro.

Tal y como detallan en su estudio, publicado en Nucleic Acids Research, los investigadores aportan las secuencias de ADN de las bacterias Campylobacteria, principal causa de patologías diarreicas de transmisión alimentaria, y Spriochaetota, que produce la enfermedad de Lyme. “Éstas poseen sistemas de defensa que emplean mecanismos biológicos complejos y poco comunes, por lo que suponen un añadido valioso a la herramienta PADLOC y permitirá a otros investigadores identificar estos patógenos y desarrollar estrategias para combatirlos”, añade Nicolás Toro.

‘Leer’ el genoma

El buscador web PADLOC recopila todos los sistemas de defensa bacterianos conocidos

Para introducir la información a la base de datos PADLOC, los investigadores españoles secuenciaron, es decir, ‘leyeron’ el genoma de las bacterias Campylobacteria y Spriochaetota. Para ello, obtuvieron su ADN y ARN, respectivamente de las células de ambos microorganismos. Una vez obtenidas las muestras y aislado su material genético, lo secuenciaron y ensamblaron como si fueran las líneas de un libro. Por último, identificaron cada gen y determinaron qué función ejercía. De este modo, concluyeron cuál estaba implicado en ‘activar’ el sistema inmune de las bacterias.

Esta iniciativa es un ejemplo de cómo el estudio del genoma puede ayudar a combatir la resistencia de las bacterias. También de cómo la genética y las artes literarias pueden parecer dos campos muy distintos pero, no obstante, estar conectados por un denominador común: unas líneas que cuentan historias. Así lo plasmó también el poeta Walt Whitman en ‘Canción de la Alegría’: “la ciencia puede ser la poesía de la realidad”.

Más información en #CienciaDirecta: Desarrollan el primer buscador web de defensas bacterianas para ayudar a predecir su resistencia a antibióticos