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
