Microbiomics :
La teoría de los gérmenes de todas las cosas
By Alan Dove
Rápida y barata la tecnología de secuenciación
de ADN de ahora que permite a los científicos estudiar los
microbios no cultivables, los resultados están desafiando algunos de los
conceptos más fundamentales de la biología.
En el siglo XIX, algunos biólogos
comenzaron a abrazar una teoría aparentemente absurda: que las enfermedades no
eran causadas por falta de higiene y vapores,
como todo el mundo sabía que
eran, si no que eran causadas por organismos demasiado pequeños para
ver a simple vista.
Investigadores pioneros
trabajando en esta extraña idea desarrollado técnicas de cultivo estériles, y realizaron mejoras a los microscopios
y otras herramientas de última generación creados. Poco a poco, sus resultados
convencieron a sus colegas de que la nueva teoría de los gérmenes de la
enfermedad, por extraño que pareciera, era cierto y mira que en esos tiempos,
era muy difícil convencer a la comunidad científica que era muy escéptica.
En el siglo XXI, algunos biólogos han comenzado a
abrazar una teoría que pareciera aún más absurda: que los humanos y otros
macroorganismos no son entidades individuales, como todo el mundo sabe que son
o al menos se creían que eran, sino que son ecosistemas completos que depende de miles de millones de microbios y microbichos.
Investigadores pioneros que
trabajan en esta idea inusual han desarrollado nuevas estrategias de muestreo,
la nueva secuencia de genes de gran alcance y las técnicas de análisis de datos
y otras tecnologías innovadoras. Poco a poco, sus resultados son convincentes a
una nueva generación de científicos que la teoría microbiomic de la vida, por
extraño que parezca, puede ser cierto.
Hay más genomas microbianos
dentro de nosotros que, las células humanas. Somos un ecosistema que camina.
Eso es una realidad muy profunda.
Los microbiólogos han sabido por
mucho tiempo que hay muchas bacterias, hongos, protozoos y virus que no crecen
en el laboratorio con técnicas de cultivo actuales. Ahora, la caída de los
precios y la subida de sensibilidad de las tecnologías de secuenciación de ADN
de próxima generación están finalmente dejando que los investigadores estudian
esta mayoría que no era cultivable.
Aunque la secuenciación del ADN
forma la columna vertebral de microbiomics, incluso los mejores protocolos de
secuenciación son inútiles sin muestreo cuidadoso y diseño experimental.
Entonces la preguntas son
¿Quieres, ADN? O ¿Quieres células
vivas?
Para clasificar los organismos,
los biólogos pueden tomar ya sea un enfoque taxonómico, haciendo una lista de
las especies que están presentes y ordenándolos por sus características y los
nichos que ocupan, o se centran en la construcción de árboles filogenéticos
basados en las relaciones evolutivas.
Eisen , miembro del campamento
filogenético.
Dijo que la cuantificación de la
diversidad de los ecosistemas es un poco más sencillo. Los ecologistas miden
generalmente tres tipos de diversidad : la diversidad alfa, basado en el número
de especies o grupos filogenéticos en un área específica; diversidad beta, que
compara la diversidad entre las diferentes áreas; gamma y la diversidad, que
utiliza alfa y beta para tener en cuenta el total de la biodiversidad de un
gran ecosistema.
En microbiomics médicos, los
investigadores a menudo miden la diversidad alfa muestra microbiana dentro de
una sola persona, y calculan la diversidad beta entre el microbioma de
diferentes personas.
Después de establecerse en un
diseño experimental , los investigadores microbiomics pasan a la fase de
secuenciación, donde se enfrentan a otro gran elección: la secuenciación del
ARN ribosomal ( rRNA ) o secuenciación fragmentos aleatorios de genomas
enteros.
En la secuenciación de ARNr , los
investigadores utilizan cebadores diseñados para amplificar sólo los genes de
ARN ribosómico 16S , una molécula que ha cambiado muy lentamente a lo largo de
la evolución.
Secuenciación escopeta o
metagenomic, por el contrario, implica la secuenciación piezas cortadas, al
azar de todos los genomas en una muestra,
y que a continuación, se
trata de reconstruir juntos después.
Métodos, que hasta ahora, a unos
les gusta más uno que otro y que cada uno le sirve a quien lo prefiera.
En algunas aplicaciones tempranas
de secuenciación microbiana han llegado al mundo fuertemente regulada de la
medicina y el desarrollo de fármacos , algunos fabricantes de equipos han
tomado la automatización de un paso más allá .
Secuenciación escopeta es una
historia diferente. Los métodos para hacerlo con metagenómica son mucho más
complejos y tediosos, dice Eisen.
En un estudio metagenomics, los científicos tienen que identificar los genes
obtenidos de secuencias fragmentarias, determinar a qué familias pertenecen a
los genes, y tratar de identificar qué organismos vienen. Cada paso presenta
retos únicos y serios.
Mientras sean peras o sean
manzanas, cada quien usa el que más le conviene, y lo usa en función de que es
lo que necesita, mientras tanto, la secuenciación y análisis de datos del microbioma
continua siendo el más simple y más barato, por lo que los estudiantes y los no
científicos hasta ahora pueden estudiar microfauna casi tan fácilmente como macrofauna, pero no se descarta el uso
del otro método.
Es impresionante, que ahora,
incluso podemos darnos el lujo de escoger métodos para cuantificar resultados,
pues tiempo atrás, todo este trabajo debió haber sido realmente difícil y
verdaderamente aburrido, solo puedo decir, gracias tecnología.
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