Genómica al servicio de la biodiversidad
Conservación Ciencia de vanguardia para comprender cómo responden las especies a la presión ambiental
El consorcio panaeuropeo Biodiversity Genomics Europe (BGE) acaba de anunciar la puesta en marcha de un proyecto sin precedentes con el que esperan poder determinar más de 500 genomas de referencia de especies europeas. Estos proporcionan la visión más completa de la base genética que forma cada especie y representan un recurso poderoso para comprender cómo funciona la biodiversidad.
Con casi una quinta parte de las 200.000 especies europeas en peligro de extinción, la comunidad científica aúna esfuerzos para actuar con rapidez y al unísono para generar recursos genómicos completos de alta calidad y a gran escala. Un esfuerzo para comprender la biodiversidad, monitorear sus cambios y determinar cómo frenar su disminución mediante el uso de la ciencia genómica, que contará con 21 millones de euros del progama Horizonte Europa. Un total de 30 socios de una veintena de países europeos estarán implicados al conectar dos redes continentales de investigación: Bioscan Europe, enfocada en el análisis de códigos de barras de ADN; y el Atlas del Genoma de Referencia
Europeo (ERGA, siglas en inglés), centrado en la secuenciación del genoma. El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) recibirá 1,4 millones de euros destinados a identificar los genomas de referencia de 50 especies en España.
«Esta es una iniciativa muy necesaria que tiene el potencial de acelerar la investigación sobre la genómica de la biodiversidad en toda Europa. La secuenciación del genoma de muchos cientos de especies puede aprovecharse para comprender su evolución y colaborar en su conservación», explica Rosa Fernández, investigadora del Instituto de Biología Evolutiva (IBE, CSIC-UPF) y representante española del consejo de ERGA.
El objetivo del consorcio es aplicar la ciencia genómica para comprender cómo funciona la vida en la Tierra y cómo salvar la biodiversidad de la crisis que vive en la actualidad. «Calculamos que el 80% de las especies del mundo siguen pendientes de ser descubiertas y descritas formalmente, lo que dificulta la tarea de estimar la biodiversidad de la Tierra. Además, las interacciones dentro de cada especie, entre especies o de estas con su entorno, crean un complejo mapa que estamos lejos de comprender
EN ESPAÑA HAY RECONOCIDOS 56 CENTROS DE PRESERVACIÓN SEMINAL Y UN BANCO NACIONAL DE GERMOPLASMA
totalmente. En este contexto, la ciencia genómica es la mayor esperanza para cartografiar la biodiversidad del planeta y entender las relaciones de las especies con su entorno, para poder predecir cómo responden estas al cambio global», reflexiona Ana Riesgo, investigadora en el Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCN-CSIC).
Para responder a la pérdida de biodiversidad sin precedentes con una posible extinción de un cuarto de las especies del planeta, la genómica posee herramientas para comprender cómo responden las especies a las presiones ambientales y para revertir la extinción de las especies y la degradación de los ecosistemas.
Bibliotecas y código de barras
Las herramientas con las que cuenta BGE para lograr sus objetivos son dos tecnologías: los códigos de barras del ADN y la secuenciación del genoma. La primera utiliza secuencias cortas de ADN para distinguir las diferentes especies con el objetivo potencial de crear un inventario de la vida en la Tierra que permita monitorear la conservación global. «Para entender la escala del declive de la biodiversidad, tenemos que superar unas limitaciones logísticas derivadas de la alta riqueza de diversidad de los insectos. La generación de bibliotecas de referencia de especies de insectos con secuencias de código de barras abre la puerta para superar las limitaciones e iniciar programas de monitoreo europeo», detalla Brent Emerson, investigador del Instituto de Productos Naturales y Agrobiología (IPNA-CSIC) y representante de España en el consejo de Bioscan Europe.
La secuenciación del genoma determina el orden de los nucleótidos del ADN (componentes básicos del código genético) en el genoma de cualquier especie, lo que permite crear un mapa del código que corresponde a cada organismo. Esto proporciona una imagen completa del funcionamiento de los sistemas biológicos y, sobre todo, de cómo las especies responden y se adaptan a los cambios ambientales.
Hasta 2026, BGE investigará en ciencia genómica para colaborar en la consecución de los objetivos de la Unión Europea para 2030 en relación al declive de los polinizadores, el deterioro de hábitats terrestres y el impacto de las especies alóctonas en la biodiversidad. Para ello, se nutrirá del trabajo de más de 200 organizaciones europeas a través de dos redes continentales: ERGA y Bioscan Europe.
El objetivo de ERGA es promover y facilitar la secuenciación de toda la biodiversidad eucariota europea. Para ello, el consorcio creará una red colaborativa e interdisciplinar de científicos de toda Europa para identificar genomas de referencia de las diferentes especies, a través de la formación y transferencia de conocimientos. Bioscan persigue determinar las secuencias de códigos de barra de ADN de la biodiversidad global. Esto permitiría establecer una nueva herramienta para comprender la diversidad de las especies, sus interacciones y sus dinámicas. El CSIC participa de este gran proyecto a través de centros e institutos como el Instituto de Biología Evolutiva (IBE, CSIC-UPF), el Museo Nacional de Ciencias Naturales (MNCNCSIC), el Instituto de Productos Naturales y Agrobiología (IPNA-CSIC), la Estación Biológica de Doñana (EBD-CSIC) y el Instituto Mediterráneo de Estudios Avanzados (IMEDEA, CSIC-UIB), entre otros.
«Alinearemos los recursos de las comunidades europeas en códigos de barras de ADN y en secuenciación del genoma para ampliar la investigación sobre genómica de la biodiversidad en todo el continente, abriendo la puerta a avances que situarán a Europa en la vanguardia de la investigación sobre genómica de la biodiversidad», deja claro Dimitris Koureas, director del BGE.
Costes de mantenimiento
«Los Bancos de Recursos Genéticos (BRG) son una herramienta de gran potencial para evitar la desaparición de especies de gran valor genético y ambiental. Es lo que se denomina conservación ex situ. El principal material genético que se conserva son las células germinales, espermatozoides y ovocitos, pero también células somáticas como fibroblastos e incluso estructuras mayores como embriones», explica Ana Josefa Soler Valls, catedrática de Universidad del Área de Producción Animal de la línea de reproducción del grupo Sabio del IREC, de la Universidad de Castilla-La Mancha. El material se guarda congelado o vi
trificado a menos de 196 grados en tanques de nitrógeno líquido. «El principal problema es su mantenimiento ya que hay que rellenar las muestras con nitrógeno de forma frecuente, es caro y falta financiación. Algunos bancos van a estar en riesgo de desaparecer», señala Soler.
Además, explica que otro de los retos es congelar estas células con garantías de que no va a afectar a la viabilidad de la célula. Para ello los bancos de recursos genéticos realizan constantes investigaciones sobre los dispositivos en los que van las células o los diluyentes para su conservación. Para esta experta, una de las principales ventajas de los BRG es que en poco espacio se puede almacenar un gran diversidad genética y que el traslado del germoplasma a otros países es mucho más fácil y seguro que el de animales vivos.
Soler recuerda que aunque «se conservan especies como el lince, el oso o incluso el urogallo que están gravemente amenazadas, no debemos olvidar la gran importancia que tienen en la conservación de muchas razas ganaderas españolas en peligro de extinción». En este sentido, también refiere la dificultad de recoger material genético en condiciones de campo y conocer con exactitud los aspectos reproductivos de muchas especies. «Obtenemos mayores resultados en las domésticas, pero con las silvestres es como hacer un doble salto con tirabuzón», bromea aludiendo a su dificultad.
No obstante, deja claro que estas técnicas de criopreservación deben ir siempre acompañadas de programas de conservación in situ, para preservar a las especies y sus hábitats. «En una situación de emergencia podemos tener material genético con el que recuperar una especie, pero lo ideal es no llegar nunca a este punto», señala.
Defiende que las técnicas de reproducción asistida y los programas de cría en cautividad son de gran ayuda, pero respecto a la desextinción de especies tiene una opinión clara: «Revivir una especie en peligro de extinción sin un medio ambiente adecuado para que pueda sobrevivir no tiene sentido. Por ejemplo, un mamut no soportaría las temperaturas actuales, hay que tener muy en cuenta por qué desaparecieron».
La misma opinión, pero con matices, expresa Julián Santiago Moreno, profesor de Investigación en el Departamento de Reproducción Animal del INIA-CSIC, quien considera igualmente la necesidad de que exista un hábitat adecuado, pero reconoce que «es un reto científico y estoy a favor del uso de las tecnologías reproductivas para rescatar especies de extinción reciente como el bucardo, o si pudiéramos restaurar al extinguido lobo marsupial. Un mamut no tiene nada que ver con los actuales nichos ecológicos. Pero la investigación en nuevas tecnologías de reproducción animal puede tener otras aplicaciones para la salud». No obstante, este experto deja claro que aunque la desextinción es interesante «hay otras líneas de investigación más importantes y prioritarias; tenemos que centrarnos en que no se extingan, en fortalecer los bancos y en las técnicas de reproducción en especies que se puedan extinguir. Por ejemplo, trabajar en la recuperación de urogallo cantábrico del que quedan menos de 300 ejemplares, mucho antes que hacerlo en la recuperación del bucardo».
El INIA ha participado, y participa, en múltiples proyectos y descubrimientos como la criopreservación postmortem en ejemplares muertos por causas naturales o accidentes de especies amenazadas (como el urogallo o visón europeo), permitiendo que su material genético sea preservado de forma viable aun después de su muerte. Esto supone una oportunidad para poder obtener descendencia, en un futuro, a partir de este material genético congelado o vitrificado, mediante técnicas de reproducción asistida.
Santiago Moreno llama la atención sobre la importancia de la colaboración y la labor que muchos zoológicos realizan para conservar las especies. Un terreno que conoce muy bien: ha participado en la inseminación y en la aplicación de novedosas técnicas de reproducción asistida con los osos pandas del zoo de Madrid o los pingüinos gentoo de Faunia. También en proyectos con centros de reproducción y cría del urogallo como el de Valsemana en León, el lobo ibérico y también ha vivido muy de cerca los intentos de desextinción del bucardo, desaparecida cabra de los Pirineos. Toda una autoridad en la materia que coincide con Soler en que es «necesario un mayor apoyo de las administraciones continuado en el tiempo para mantener los bancos de germoplasma: «No son un museo, hay que ir incorporando nuevas muestras», y reconoce que a día de hoy estos bancos no cuentan con suficiente material biológico como para garantizar el futuro de nuestras especies más amenazadas.
Todo tipo de especies
Esta colaboración con zoológicos consigue éxitos como el nacimiento de la primera cría de guacamayo Lear in situ (en su hábitat natural) provenientes de aves nacidas y criadas ex situ en en Loro Parque Fundación, la mayor reserva genética viva de loros del mundo. Olos tiburones nodriza nacidos en el Oceanogràfic de Valencia y donde no hace mucho que se han reunido los mayores expertos en reintroducción de especies del mundo.
Hablando de escualos, el Grupo de Acuicultura y Biodiversidad-UPV que trabaja en la conservación de tiburones en peligro de extinción, lanzó no hace mucho un nuevo protocolo de criopreservación tras el varamiento y muerte de un tiburón azul en la playa alicantina de San Juan. «En el desarrollo de este protocolo hemos trabajado durante más de dos años, usando esperma de otras especies de tiburones. Es la primera vez que se logra recuperar esperma viable de un animal varado de esta especie y congelarlo para su almacenamiento, obteniendo espermatozoides móviles tras la descongelación. Un importante paso para contribuir a la conservación de tiburones que están en peligro de extinción», explicaba por aquel entonces Juan F. Asturiano, investigador del Grupo de Acuicultura y Biodiversidad de la UPV.
LOS EXPERTOS COINCIDEN EN QUE LA DESEXTINCIÓN DE ESPECIES SIN UN HÁBITAT ADECUADO CARECE DE SENTIDO