Una nueva investigación muestra que los océanos se pueden utilizar para abordar grandes desafíos, como la escasez de medicamentos antimicrobianos, soluciones a la contaminación plástica y nuevas enzimas para la edición del genoma.
Durante los últimos 20 años, los científicos han aumentado considerablemente la cantidad de genomas microbianos recolectados del océano. Sin embargo, ha resultado difícil aprovechar esta información para la biotecnología y la medicina.
Para esta nueva investigación, BGI Research en China, dirigida por la Universidad de Shandong, la Universidad de Xiamen, la Universidad Ocean de China (OUC), la Universidad de Copenhague (Dinamarca) y la Universidad de East Anglia (UEA) en el Reino Unido, los investigadores analizaron en colaboración casi 43.200. genomas de microorganismos (bacterias, arqueas) de muestras marinas, revelando una amplia diversidad con 138 grupos distintos.
Proporcionan nuevos conocimientos sobre cómo evolucionan los tamaños del genoma y, por ejemplo, cómo los microbios marinos con sistemas CRISPR-Cas se equilibran (parte de sus defensas inmunes) contra genes de resistencia antibiótica. Muchos de estos genes son activados por antibióticos para ayudar a los microbios a sobrevivir.
El sistema CRISRP-Cas y los genes de resistencia a los antibióticos también forman parte del sistema inmunológico de las bacterias. Utilizando métodos informáticos, el equipo descubrió un nuevo sistema CRISPR-Cas9 y 10 péptidos antimicrobianos, otra parte importante del sistema inmunológico de varios organismos.
Los antimicrobianos, incluidos antibióticos, antivirales, antifúngicos y antiparasitarios, son medicamentos que se utilizan para prevenir y tratar infecciones en humanos, animales y plantas. Sin embargo, según la Organización Mundial de la Salud, el aumento de la resistencia debido al uso excesivo de ciertos medicamentos amenaza la prevención y el tratamiento eficaces de una gama cada vez mayor de infecciones, de ahí la necesidad de encontrar nuevos tipos.
Publicar los resultados en una revista. la naturalezael equipo también encontró tres enzimas que pueden descomponer un plástico común que contamina los océanos, el tereftalato de polietileno (PET), otro importante problema ambiental y de salud.
Los experimentos de laboratorio confirmaron los resultados obtenidos por la metagenómica marina, demostrando su potencial utilidad. El autor principal del Reino Unido, Thomas Mock, profesor de microbiología marina en la Facultad de Ciencias Ambientales de la UEA, dijo que el trabajo lleva el campo de la metagenómica marina “al siguiente nivel”.
El profesor Mok dijo: “Este estudio destaca cómo la secuenciación metagenómica a gran escala del microbioma marino puede ayudarnos a comprender la diversidad microbiana marina y cómo ha evolucionado y traducir este conocimiento en biotecnología y medicina. Hemos encontrado nuevas formas de utilizarlo”, dijo el profesor Mok. .
“Las interacciones entre los microbios marinos y su entorno están impulsando procesos globales como la fijación de carbono y el reciclaje de nutrientes. Por lo tanto, estas interacciones desempeñan un papel importante en el mantenimiento de la vida en la Tierra porque los océanos son el ecosistema más grande e importante del planeta.
“Factores como la salinidad, los cambios de temperatura, la disponibilidad de luz y las diferencias de presión desde la superficie hasta el nivel del mar y desde los polos hasta los trópicos crean presiones selectivas únicas que afectan la adaptación y la coevolución de los microbios marinos.
“Con base en estos conocimientos, nuestro estudio utiliza colecciones de genomas microbianos marinos derivados de metagenomas como un recurso clave para la extracción de genomas y la bioprospección. Este enfoque nos permite descubrir nuevas herramientas genéticas y compuestos bioactivos”.
Estos datos cubren una amplia variedad de entornos marinos en todo el mundo, abarcando de polo a polo y desde la superficie hasta las fosas oceánicas profundas. Por lo tanto, este estudio aumenta significativamente el conocimiento del microbioma marino con la creación de una nueva base de datos disponible públicamente, que incluye aproximadamente 24.200 genomas a nivel de especie.
“Si bien estudios anteriores han proporcionado información preliminar sobre el papel de los sistemas marinos en el mantenimiento de la biodiversidad, nuestra investigación no solo se basa en estos hallazgos sino que también introduce nuevas oportunidades para la exploración y el uso sostenible de los océanos, lo cual está atrasado considerando los desafíos globales que enfrenta la sociedad. en nuestro planeta”, afirmó el profesor Mock.
“Avanzar en este trabajo con minería del genoma basada en el aprendizaje profundo del microbioma marino, combinado con experimentos de laboratorio bioquímicos y biofísicos, muestra un gran potencial para abordar desafíos globales como la resistencia a los antimicrobianos y la contaminación marina.
“Este enfoque destaca el papel fundamental del microbioma marino en la mejora del bienestar humano y la promoción de la sostenibilidad ambiental”.
