Bienvenido al sitio web del Proyecto METABARPARK. El proyecto trata de aplicar las nuevas tecnologías de secuenciación masiva para caracterizar las comunidades bentónicas presentes en los Parques Nacionales Españoles, utilizando ADN ambiental (metabarcoding). Nuestro principal objetivo es caracterizar la biodiversidad oculta que normalmente pasa desapercibida mediante los métodos convencionales. Así mismo, intentaremos estudiar los impactos de las algas invasoras sobre las comunidades bentónicas.

lunes, 23 de noviembre de 2015

El Proyecto Metabarpark en los Seminarios del IRBio

El Proyecto Metabarpark estará presente en la sesión de seminarios organizada por el IRBio (Instituto para la Investigación en Biodiversidad) en la Facultad de Biología de la Universidad de Barcelona, este Jueves 26 de Noviembre.

Xavier Turon hablará sobre "La Crisis de la Biodiversidad y el impedimento taxonómico: ¿qué puede ofrecer el metabarcoding de comunidades?" y  Owen Wangensteen le seguirá con una charla sobre "Metabarcoding de comunidades marinas de fondos duros, la biodiversidad nunca vista".

¡La entrada es libre y estáis todos invitados!


jueves, 5 de noviembre de 2015

Metabarpark en el curso “Nuevas tecnologías aplicadas al control y seguimiento de especies invasoras”

Del 19 al 23 de octubre, el Organismo Autónomo Parques Nacionales organizó un curso de formación sobre nuevas tecnologías aplicadas a especies invasoras en la sede del Parque Nacional de las Islas Atlánticas (Vigo). El curso estaba dirigido a técnicos, guardas y personal de Parques Nacionales.


Xavier Turon fue invitado como ponente para la sesión “Tècnicas genéticas y especies invasoras”. Fue una agradable experiencia poder hablar ante una audiencia interesada en el tema y que planteó preguntas muy adecuadas. También fue un placer encontrar de Nuevo a los amigos del Parque Nacional de las Islas Atlánticas (Pepín, Vicente, Mercedes…), gracias por vuestra hospitalidad, como siempre!

Segunda campaña en Cabrera

Del 2 al 8 de octubre se realizó la segunda campaña prevista en el Parque Nacional del Archipiélago de Cabrera. Al igual que el año pasado, realizamos una campaña conjunta con los investigadores del Proyecto CORCLIM, lo que nos permitió optimizar los costes y la logística, así como intercambiar experiencias.


De izquierda a derecha, Xavier Turon, Pol Capdevila, Kike Ballesteros... in action! (foto: Eneko Aspillaga)

Las siempre azules aguas de Cabrera (foto: Eneko Aspillaga)


En campaña trabajamos de nuevo en la Imperial, donde recogimos muestras de las mismas comunidades que el año anterior, y además pudimos muestrear una comunidad dominada por el alga invasora Caulerpa cylindracea a 30 m de profundidad. El tiempo no acompañó en exceso, y tuvimos que solucionar diversos problemas, como la rotura del compresor, pero finalmente pudimos regresar con todas las muestras previstas.

Imagen de la comunidad dominada por Caulerpa cylindracea (foto: Eneko Aspillaga)



En estos momentos las muestras recogidas en mayo en las Cíes y en octubre en Cabrera han sido ya separadas en fracciones de talla, su ADN extraído, y se están amplificando los dos genes que se van a usar, 18S y COI. En una o dos semanas las muestras se enviarán a Fasteris (Suiza) para realizar la secuenciación masiva.

sábado, 5 de septiembre de 2015

La importancia de barcodearse

por Owen S. Wangensteen

Cuando, en 2003, el biólogo canadiense Paul Hebert propuso la creación de una base de datos pública de secuencias cortas, con el fin de identificar muestras biológicas a partir únicamente de estos fragmentos (DNA-barcodes), no encontró la respuesta unánime que podríamos esperar hoy en día. Los detractores fueron muchos e hicieron bastante ruido (científico). Según Laurence Packer, los artículos científicos publicados entre 2004 y 2.007 criticando y oponiéndose al DNA-barcoding fueron más numerosos (y más citados) que los artículos escritos por los pioneros del barcoding que apoyaron la idea. Entonces, ocurrió un milagro: al ir creciendo las bases de datos públicas, el DNA-barcoding empezó a demostrar su utilidad de una gran variedad de formas. Desde cuestiones de taxonomía básica largamente disputadas hasta medicina forense, pasando por ecología fluvial, ciencias agrícolas, control de brotes de enfermedades, seguridad alimentaria o conservación de la biodiversidad, todos se aprovecharon del DNA-barcoding de maneras que muy pocos habrían imaginado tan sólo unos años antes.

Las reticencias se basaban principalmente en falsas preocupaciones y algunos miedos ancestrales. Los taxónomos morfológicos argumentaban que ninguna pequeña secuencia podría reemplazar sus meticulosas observaciones y concienzudas interpretaciones morfológicas mientras, en su interior, temían perder sus puestos de trabajo. Los genetistas avisaban de que los genomas eran demasiado complejos para ser reducidos a sólo una secuencia de trescientos pares de bases. Los ecólogos creían que los métodos moleculares eran demasiado caros y quedaban más allá de su campo de experiencia. Todos estaban equivocados.

El DNA-barcoding no pretende (y nunca va a) reemplazar a los taxónomos. Como mucho, el DNA barcoding reemplazará a las claves de identificación tradicionales (¡que, probablemente, estaban ya condenadas a desaparecer de todos modos!). Las claves de identificación suelen ser una pesadilla incluso para los taxónomos expertos y son completamente inútiles para grupos que incluyan miles o decenas de miles de especies. El DNA-barcoding sólo facilitará el trabajo de los taxónomos, que aún son necesarios (de hecho, más necesarios que nunca) para identificar especímenes problemáticos. Dadas las estimaciones para el número total de especies existentes y el ritmo actual de descripción de nuevas especies, necesitaremos taxónomos, al menos, durante los próximos 500 años, o probablemente mucho más. Esto es más de lo que la mayoría de los científicos que trabajan en otras áreas del conocimiento estarían dispuestos a apostar.

Es cierto que los genomas de los organismos no modelo son grandes monstruos de enorme complejidad a la espera de ser domados. Pero lo cierto es que todo lo que se necesita para la identificación inequívoca de la especie a la que pertenece un espécimen es un fragmento de sólo unos pocos cientos de pares de bases de una región variable del genoma (¡en la mayoría de los casos, basta con sólo 200 pares de bases!). El ADN mitocondrial y, en concreto, el gen de la citocromo oxidasa I (COI) ha demostrado su utilidad para esta tarea en muchos grupos de organismos (incluyendo los animales; otros genes son más utilizados en el caso de plantas u hongos). Si las secuencias sólo se quieren para fines de identificación, lo único que se necesita es secuenciar 200 pares de bases de COI. Rápido y fácil.

Y barato. Los costes de secuenciación no han hecho más que caer en picado desde hace tres décadas y se prevé que sigan disminuyendo día a día. Las increíbles tecnologías de secuenciación que crecieron bajo el gran paraguas del Proyecto Genoma Humano ya han llegado a los laboratorios de tamaño medio. Hoy en día, secuenciar el DNA-barcode de un espécimen desconocido es algo que un estudiante de biología de primer año podría realizar durante su primera práctica de laboratorio. Los costes y la complejidad ya no sirven de excusa.

Recientemente, comprendí la importancia fundamental del DNA-barcoding (es decir, la necesidad urgente de obtener las secuencias de tantas especies como sea posible y depositarlas en una base de datos pública tan pronto como se pueda) cuando empecé a analizar los datos de secuenciación masiva de muestras recogidas en comunidades marinas de fondos duros en los Parques Nacionales españoles de Islas Atlánticas y Cabrera. Este tipo de estudios son cruciales para entender cómo están cambiando las comunidades marinas (y están cambiando, seguramente, a un ritmo más rápido del que nos pensamos). Tenemos que obtener datos de estas comunidades y caracterizarlas tan rápido como podamos, si es que queremos ser capaces de detectar cualquier cambio en un futuro próximo, antes de que sea demasiado tarde. La forma sensata de hacerlo es utilizar el metabarcoding. Es decir: recoger la muestra dentro de una bolsa, mezclarla con una batidora, extraer el ADN de todos los organismos presentes en la mezcla, utilizar este ADN para amplificar un marcador genético adecuado (COI suele ser la mejor opción) y, por último, tratar de comparar los millones de secuencias que se obtienen con el contenido de las bases de datos públicas de barcodes, con el fin de identificar las especies presentes en las muestras (y, probablemente, su abundancia, aunque esa es otra historia de la que escribiré algún otro día). Los primeros pasos de este procedimiento resultan ser sorprendentemente fáciles. Curiosamente, es la última etapa de identificación la que actualmente está limitando la utilidad de esta técnica. Tenemos literalmente millones de secuencias diferentes de COI, que representan toda la biodiversidad oculta en nuestras muestras, pero sólo somos capaces de identificar (asignar un nombre de especie) un pequeño porcentaje de estas secuencias. Las bases de datos de barcodes de organismos marinos no están tan desarrolladas como las de especies terrestres. Los organismos pequeños y microscópicos están mucho menos representados en las bases de datos que los grandes y macroscópicos. Un porcentaje sorprendentemente alto de la diversidad marina está aún por describir, incluso en los ecosistemas poco profundos del Mediterráneo o del Atlántico europeo, que han sido ampliamente estudiados por los biólogos marinos, al menos desde Aristóteles.

Si queremos empezar a entender los cambios en la biodiversidad que están ocurriendo en estos momentos en nuestros apreciados ecosistemas marinos, es necesario que llevemos a cabo la titánica tarea de secuenciar los DNA-barcodes de la mayor cantidad posible de especies marinas y que compartamos esta información en bases de datos públicas. Estoy seguro de que el metabarcoding pronto se convertirá en la principal herramienta del ecólogo marino. Tenemos que ser capaces de extraer todo su poder, mejorando nuestras bases de datos hasta que los principales huecos estén rellenos. Esta no es tarea para una persona o un pequeño grupo de personas. Dado el abrumador número de especies marinas diferentes, ésta ha de ser una tarea para varios cientos de taxónomos marinos, trabajando en conjunto desde todas las partes del Mundo, identificando especies de los distintos grupos, secuenciando, mejorando clasificaciones, compartiendo información, y no esperando obtener por ello mayor recompensa que el placer de ayudar a otros biólogos marinos en la realización de la mayor (y más útil) empresa de taxonomía marina de todos los tiempos.

Como dijo Harry Truman, es increíble lo que se puede lograr cuando no te importa quién se lleve el crédito.


Comparación entre el DNA-barcoding y el metabarcoding, diferentes técnicas para estudiar la biodiversidad. Mientras el barcoding se usa para identificar individuos, el metabarcoding permite analizar comunidades enteras, gracias a la potencia de las nuevas tecnologías de secuenciación.

Referencias:
Hebert et al. 2003. Biological identifications through DNA barcodes. Proc. R. Soc. Lond. B 270, 313–321. doi: 10.1098/rspb.2002.2218

lunes, 10 de agosto de 2015

Metabarpark en la 6ª Conferencia Internacional sobre Barcode of Life

Nuestro proyecto estará presente en la 6ª Conferencia Internacional sobre Barcode of Life que tendrá lugar en Guelph (Canadá) del 18 al 21 de Agosto de 2015. Nuestro investigador, Owen S. Wangensteen, presentará nuestros nuevos avances en el desarrollo de aplicaciones bioinformáticas para estudiar la biodiversidad de los fondos marinos rocosos con un nivel de detalle que nunca antes se había podido alcanzar.


lunes, 15 de junio de 2015

Trabajando con el segundo gen

En Marzo recibimos los resultados de la carrera de Illumina realizada para secuenciar las muestras que amplificamos para el gen COI. Por desgracias, la calidad de las secuencias no era buena y tuvimos que descartar muchas de ellas. Ello nos llevó a pedir una repetición de la carrera con un protocolo nuevo para preparar las librerías genéticas. La empresa Fasteris hizo honor a sus compromisos y repitió la carrera sin cargo. Los resultados de esta segunda carrera llegaron en Mayo, y esta vez la mayor parte de secuencias pudieron ser utilizadas.

Con otros 14 millones de secuencias para trabajar, estamos aún ajustando los programas para las especificidades de este gen. Hemos construido una nueva base de datos genética de referencia usando la base del Barcode Of Life Data (BOLD) systems. Esperamos tener los resultados del COI en breve!

Actividades recientes de divulgación de Metabarpark

Estamos comprometidos con las tareas de divulgación de nuestras actividades a gestores, investigadores, y al público en general. Por ello hemos realizado una serie de actividades de diseminación que queremos compartir:

# En la última edición del Festival Internacional Pint of Science, que pretende comunicar la ciencia al público en el ambiente relajado y divertido de los bares, Xavier Turon presentó una charla (cerveza en mano, por supuesto) en el bar Cara B del barrio de Gràcia en Barcelona el día 18 de mayo. La charla se titulaba "utilitzant la genètica per desxifrar l'enigma de la Biodiversitat", y una buena parte se centraba en los resultados de Metabarpark. El Cara B estaba a tope, con gente en la calle y todo!

http://pintofscience.es/event/barcelona-cara-b-falta-2/

Cartel anunciando el Festival
# Igualmente, Xavier Turon hizo una presentación sobre el proyecto a los gestores y técnicos superiores del Organismo Autónomo Parques Nacionales (OAPN), que financia Metabarpark, en Madrid el día 22 de mayo.

# Owen Wangensteen participó en el XV International Echinoderm Conference en Playa del Carmen, México (25-29 de mayo), y presentó una comunicación oral sobre la aplicabilidad del metabarcoding para equinodermos, resultante en buena parte de los resultados del proyecto: "Metabarcoding of echinoderms, promises and pitfalls".

# Xavier Turon realizó una estancia de dos semanas en el National Oceanography Centre (NOC) en Southampton, durante las cuales realizó muestreos y redactó artículos con colegas. La sesión del "Friday Seminars" del día 5 de junio fue a su cargo, y en ella presentó la charla "Biodiversity crisis and the taxonomic impediment: what the genetic metabarcoding of marine communities has to offer", donde explicó los resultados principales de Metabarpark.

Metabarpark en la portada del Faro de Vigo

El segundo muestreo en las Islas Cíes fue noticia en el diario Faro de Vigo en su portada del día 15 de mayo, en que también se publicó una entrevista a Xavier Turon en las páginas interiores

http://www.farodevigo.es/gran-vigo/2015/05/15/csi-remata-criba-cies/1240243.html


Estamos muy satisfechos de la colaboración con Alberto Otero, del Faro de Vigo, y le agradecemos su ayuda para diseminar nuestro trabajo a los lectores de este diario

Segundo muestreo en las Cíes

Del 13 al 16 de mayo, miembros del equipo Metabarpark (Creu Palacín, Owen Wangensteen, Xavier Turon) fueron a las Islas Cíes de nuevo para un segundo muestreo. Nuestro objetivo era estudiar los cambios estacionales en las comunidades, comparando estas muestras con las obtenidas en Septiembre.
Agradecemos el soporte logístico de Alex Macía y el club Buceo Islas Cíes, que nos llevaron cada día en su embarcación desde Vigo hasta las Cíes.
Volvimos a muestrear las comunidades fotófila y esciáfila, así como los fondos de Maërl y el sedimento del Lago dos Nenos, exactamente en los mismos puntos que en Septiembre. Además recogimos muestras de una comunidad somera de Asparagopsis armata, una alga introducida.

De izquierda a derecha, Xavier, Owen, y Creu listos para zarpar desde Vigo

Las muestras van a ser procesadas exactamente de la misma forma que las de Septiembre. Esperamos encontrar cambios significativos en composición de especies y en sus abundancias relativas ligados al componente estacional... veremos!

viernes, 6 de marzo de 2015

¡Tenemos un segundo gen!

Finalmente hemos conseguido amplificar un segundo gen del ADN de las muestras recolectadas el año pasado. Ha sido un fragmento del gen mitocondrial Citocromo Oxidasa I (COI). Este gen es el standard en el proyecto "Barcode of Life" (al menos para metazoos). Sin embargo, problemas con la obtención de cebadores universales y las longitudes de secuencia generadas han hecho que sea mucho menos usado en estudios de metabarcoding.

Imagen del gel de agarosa con los productos de amplificación del COI
Empezando con cebadores ya publicados y modificándolos mediante comparaciones con bases de datos genéticas, hemos diseñado unos cebadores altamente degenerados que han amplificado con éxito en todas las muestras. En breve vamos a enviar el ADN obtenido para secuenciación de alto rendimiento.

Estamos ansiosos por tener los resultados y compararlos con los que se obtengan con el gen 18S. Estamos seguros de que una aproximación multi-gen nos permitirá obtener la mejor caracterización posible de la biodiversidad presente.

jueves, 5 de marzo de 2015

La comparación moléculas-morfología

Uno de los objetivos del proyecto era el validar los resultados obtenidos con datos moleculares usando una aproximación morfológica tradicional. Damos la bienvenida al proyecto a Manuel Orobitg, estudiante del Máster de Oceanografía y Gestión del Medio Marino de la Universidad de Barcelona. En su Tesis de Máster, Manuel va a analizar morfológicamente las muestras de la comunidad de Maërl de las Islas Cíes y de Cabrera que se recolectaron al mismo tiempo que las muestras para genética, pero que se preservaron en formol.
Manuel en acción filtrando muestras
Aspecto de una muestra de Maërl

Manuel va a identificar las morfoespecies presentes de los principales grupos, y va a identificar a fondo (a nivel de especie) los poliquetos gracias a la ayuda del Dr. Daniel Martín, del equipo investigador del proyecto. También obtendrá secuencias de las especies principales para poder identificarlas de forma inequívoca en nuestros códigos de barras genéticos.

Esperamos que estos datos morfológicos nos permitan confirmar la utilidad y precisión de las técnicas moleculares, aunque también pueden poner de manifiesto sesgos en los datos, si los hay.

Hemos filtrado las muestras con el mismo protocolo usado para las muestras genéticas, y Manuel está ahora llevando a cabo la tediosa y larga tarea de separar los principales grupos de organismos presentes... ¡mucha suerte, Manuel!

¡Montones de secuencias!

Pues finalmente recibimos en febrero las secuencias del gen 18S del primer envío de ADN de muestras de las Islas Cíes y Cabrera.... nada mal para empezar: ¡más de 14 millones de secuencias!

Ahora estamos trabajando en los análisis de esta enorme cantidad de datos. Hemos tenido que eliminar las secuencias de baja calidad, los errores de secuenciación, y las contaminaciones de ADN no marino. Después combinamos todas las secuencias iguales.


A partir de aquí agrupamos las secuencias similares en Unidades Taxonómicas Operacionales Moleculares (UTOMs), que son nuestra aproximación a las especies presentes y la materia prima sobre la que haremos los análisis de comunidades. A estas UTOMs se les asigna una identificación taxonómica usando las bases de datos de referencia del GenBank.

Tuvimos que pelearnos un poco con los diferentes programas y paquetes estadísticos, hubo que escribir algunos programas, y ocupamos los procesadores del clúster bioinformático del CEAB durante un tiempo. Pero finalmente obtuvimos más de 4200 especies (UTOMs)!!! nuestros análisis preliminares muestran una clara distinción en la biodiversidad presente en ambos parques, y también entre comunidades.

Estamos muy satisfechos del número de especies (UTOMs) obtenidos, y con ganas de empezar los análisis de biodiversidad y ecológicos... ¡seguiremos informando!