Hologenómica: aclarint la relació entre l'host i el microbi

2021/11/02 Agirre Ruiz de Arkaute, Aitziber - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

 
En els últims anys, la biologia ha realitzat un canvi qualitatiu en la comprensió d'animals i plantes: ara veu a cada animal o planta com una comunitat de moltes espècies, sabent que en ells es troben molts dels microbis que formen el microbiota. Els exemples més coneguts són els microbiotas de l'intestí animal i les arrels de les plantes, però hi ha molts tipus de comunitats. Les interaccions entre els membres de la comunitat condicionen les característiques anatòmiques, metabòliques, immunològiques, etc. dels organismes. Aquestes interaccions dinàmiques són investigades pel biòleg de la Universitat de Copenhaguen, Antton Alberdi Estibaritz, qui considera que la ciència pot fer un gran pas: integrar sistemàticament aquesta mirada en recerques biològiques.
Ed. Alberdi et al., Adaptat de Nature Reviews Genetics.

 

Alberdi i socis han publicat un article en la revista Nature Reviews Genetics sobre els mitjans per a fer aquest pas. L'Hologenoma és el conjunt de genomes de tots els organismes que formen un animal o planta: el de l'hoste i els seus microorganismes. Alberdi creu que les tècniques de seqüenciació actuals, el CRISPR-Cas9 i la capacitat computacional ja permeten realitzar una anàlisi sistemàtica de les característiques genètiques de qualsevol hoste i els seus microbis, integrant aquesta variable en les recerques biològiques convencionals.

Fins ara era necessari realitzar cultius cel·lulars, assajos funcionals o microscòpia per a caracteritzar un a un els tàxons microbians de l'hoste, per la qual cosa la capacitat dels científics era molt limitada. La complexitat microbiana és, a més, important: no són només bacteris, sinó virus, arquejos, fongs, protozous o helmints. No obstant això, les noves tecnologies moleculars permeten seqüenciar genomes complets en mostres amb mescles complexes d'ADN i tots alhora.

Segons els investigadors, una ampliació de l'hologenómica permetrà a la ciència determinar com influeixen les característiques genètiques dels hostalers i microorganismes en les interaccions intracomunitàries. Per exemple, com la morfologia intestinal dels animals produeix gradients d'oxigen per als bacteris, com la producció de lípids de l'hoste condiciona el microbiota superficial, o com els bacteris alteren l'expressió dels gens de l'hoste.

Hologenómica aplicada a la ramaderia

Antton Alberdi Estibaritz, biòloga de la Universitat de Copenhaguen. Ed. Iñigo Ibáñez

A través de l'Hologenómica, Alberdi i els seus membres analitzen la interacció entre els caps de bestiar i els microorganismes amb els quals conviuen, i consideren que té una gran influència en la salut i producció animal. S'ha convertit ja en una prioritat estratègica global en la ramaderia. “Estem desenvolupant una nova tecnologia per a reconstruir aquestes interaccions en tres dimensions. Els diem paisatges 3D'ómicos”, diu Alberdi. “Bàsicament estem estudiant com s'expressen els gens de tots ells a escala microscòpica. Si aclarim quines són les característiques genètiques dels animals/plantes i microorganismes que més augmenten la producció, podem manipular activament la comunitat microbiana. Ara es realitza mitjançant probióticos i prebiòtics, però no és molt efectiu. L'Hologenómica ens permetrà buscar les comunitats més adequades amb un coneixement molt més precís”.

“Aplicarem primer en el cultiu de gallines i porcs, però la tecnologia serà aplicable a l'agricultura, la biomedicina i també a la conservació de la naturalesa”. És més, els investigadors creuen que ajudarà a resoldre les interaccions i relacions universals entre els diferents tipus d'éssers vius del planeta.

Davant el canvi climàtic

A més, els microorganismes poden ajudar els animals i plantes a adaptar-se al canvi climàtic. “Els bacteris experimenten una evolució genètica molt ràpida, que es duplica constantment a diferència dels hostalers. Molts animals i plantes mancaran de capacitat per a desembolicar-se genèticament amb relativa rapidesa davant el canvi climàtic. Hauran de comptar amb la col·laboració de microorganismes que seran els que els proporcionin una adaptabilitat addicional”.