El 13 de mayo, la Oficina de Política Científica y Tecnológica de la Casa Blanca presentó la Iniciativa Nacional del Microbioma, un esfuerzo para apoyar la investigación de múltiples organismos para ayudar a tomar muestras y a comprender mejor las comunidades de microorganismos que son fundamentales tanto para la salud humana como para los ecosistemas del mundo. En su calidad de principal organismo de ciencias oceánicas de la nación, la NOAA está dirigiendo investigaciones interdisciplinarias para mejorar la observación y evaluación de los microbiomas marinos. Para apoyar esta iniciativa nacional, el Laboratorio Oceanográfico y Meteorológico del Atlántico (AOML) de la NOAA recibió este año casi 2 millones de dólares de financiación para llevar a cabo una serie de proyectos que integran técnicas y tecnologías de muestreo genético para ayudar a avanzar en la comprensión de los microbiomas del océano.
Los microbiomas son comunidades de diversos organismos microscópicos que pueden incluir plantas, animales, hongos, virus, bacterias y otros organismos que viven sobre y dentro de las personas, las plantas, los animales, el suelo, los océanos y la atmósfera. Estos microbiomas pueden influir en la salud humana, el cambio climático y la seguridad alimentaria, así como en muchos otros aspectos de nuestras vidas y del medio ambiente. Al tomar muestras de ADN, ARN y proteínas de células individuales a organismos enteros y a comunidades enteras, los científicos esperan comprender mejor dónde están estos organismos, qué están haciendo, cómo les afectan las condiciones ambientales cambiantes y cómo afectan a su vez al medio ambiente. Las investigaciones multidisciplinarias realizadas en el AOML aprovechan los recursos y las asociaciones existentes para mejorar las observaciones de los ecosistemas y establecer nuevos enfoques para evaluar estas comunidades.
Muestreo de Microbiomas de Coral para entender y combatir los factores de estrés ambiental
En los sitios de investigación de Florida y el Caribe, los científicos tomarán muestras de los arrecifes de coral, el agua y los sedimentos marinos para identificar las variaciones que pueden explicar por qué algunos corales son más susceptibles o resistentes al blanqueo o a las enfermedades de los corales que otros. Centrándose en dos especies de corales raras y en peligro de extinción, los científicos están recogiendo y estudiando el tejido de los corales para identificar la composición genética y la diversidad del microbioma, que consiste en comunidades de microorganismos poco conocidas que viven en estrecha asociación con los corales.
Mediante el uso de la secuenciación de la próxima generación del ADN y el ARN asociados a estas comunidades microbianas antes, durante y después del blanqueamiento o de las enfermedades del coral, los investigadores esperan identificar los rasgos genéticos de los corales más resistentes y sus comunidades microbianas. Los experimentos tendrán por objeto identificar las comunidades asociadas a los corales resistentes al calentamiento de las aguas y a las enfermedades, a fin de asesorar a los esfuerzos de restauración de los corales en toda la región.
Tecnología autónoma para apoyar las evaluaciones de los ecosistemas y la pesca
Otro proyecto de colaboración pondrá a prueba el potencial de un vehículo submarino autónomo de última generación (AUV) para realizar análisis de microbiomas marinos. El desarrollo y la transición satisfactorios de los análisis genómicos mediante la tecnología AUV podrían reducir el tiempo de procesamiento de las muestras, las necesidades y los costos de tiempo de los buques y la dependencia de la recogida de muestras de tejido. Esta labor pondrá a prueba la instrumentación del Instituto de Investigación de la Bahía de Monterrey en asociación con el Instituto J. Craig Venter, el Servicio Nacional de Pesquerías Marinas de la NOAA y el Instituto Scripps de Oceanografía. Además de evaluar el microbioma para mejorar nuestra comprensión de la dinámica de la red alimentaria, el proyecto también incluirá pruebas de campo de un nuevo concepto conocido como ADN ambiental (eDNA). Esta técnica detecta las firmas genéticas de los macroorganismos como los invertebrados o los peces mediante el análisis de las células que se han vertido en la columna de agua. La comprensión de la conexión entre el microbioma marino y las pesquerías mejorará nuestra capacidad de vigilar y predecir la respuesta del ecosistema a los cambios ambientales.
Muestreo de la genómica oceánica en el ecosistema de la corriente de California
La NOAA también está mejorando un programa existente de observación de ecosistemas añadiendo tecnología para el muestreo genético como parte del programa de Investigaciones de Pesquerías Oceánicas Cooperativas de California (CalCOFI). El programa de múltiples agencias es uno de los programas de observación del océano de más larga duración y busca obtener una comprensión más completa de la dinámica del ecosistema de la Corriente de California para fomentar la administración, la capacidad de recuperación y la gestión sostenible de los recursos. Mediante la introducción de estas tecnologías de muestreo genético, los científicos esperan mejorar la comprensión de la diversidad y las funciones de los microbios en el ecosistema, permitiendo una mejor predicción de la respuesta del ecosistema a las presiones ambientales, incluido el cambio climático. Este proyecto es un proyecto piloto para posibles aplicaciones más amplias a otras regiones y a toda la flota de buques de investigación de la NOAA.
Mejora de la capacidad de bioinformática e informática
Los nuevos proyectos del AOML se centrarán en el aumento de la capacidad informática y en la mejora de las capacidades bioinformáticas. La bioinformática es la aplicación de la informática para analizar e integrar la información biológica y genética. Este nuevo campo se ha desarrollado en respuesta a las cantidades masivas de datos de secuencias generadas por los tipos de estudios descritos anteriormente, todos los cuales se basan en la bioinformática. Las capacidades bioinformáticas del AOML se utilizarán para mejorar nuestra comprensión y predicción de la respuesta de los ecosistemas a las condiciones ambientales cambiantes.
Publicado originalmente por Edward Pritchard, 2016