Neil Ward, vicepresidente de PacBio EMEA
La pérdida de biodiversidad en el Reino Unido actualmente está superando los esfuerzos de conservación para abordarla, con casi 1 de cada 6 especies en riesgo de extinción. De hecho, desde 1970, la abundancia de especies prioritarias del Reino Unido ha disminuido en un 60%, lo que lo convierte en el peor de los países del G7.
Proteger la biodiversidad de Gran Bretaña es una parte clave de El Departamento de Medio Ambiente, Alimentación y Asuntos Rurales anunció recientemente prioridades de política ambiental bajo el nuevo gobierno del Reino Unido. Las cinco prioridades van desde limpiar las vías fluviales hasta aumentar la seguridad alimentaria, pero quizás el objetivo más ambicioso sea “garantizar la recuperación de la naturaleza”. Lograr este objetivo requiere conocimientos a nivel molecular de la biología de los organismos, tanto plantas como animales. Para lograr este punto de vista, la secuenciación genómica debe aplicarse en la investigación de la biodiversidad. La secuenciación genómica completa y precisa permite a los científicos profundizar en la salud de las especies y la dinámica poblacional para informar las estrategias de conservación.
Secuenciación genómica para descubrir amenazas a la vida silvestre
La creación de la imagen más precisa y completa de la biología subyacente de un organismo se basa en un método conocido como secuenciación del genoma completo (WGS). Los enfoques tradicionales de WGS, llamados lecturas cortas, dividen el genoma de un organismo en pequeños fragmentos para secuenciarlos y luego los reconstruyen para construir una imagen holística de su ADN. Pero este método de lectura breve tiene dificultades para capturar partes más largas y complejas del genoma que son especialmente importantes en la investigación de plantas y animales. Por ejemplo, el genoma del trigo es cinco veces más largo que el genoma humano, lo que supone una gran cantidad de código genómico que hay que reconstruir sin errores ni lagunas.
Por el contrario, una forma más avanzada de secuenciación del genoma completo, llamada secuenciación de lectura larga, puede procesar segmentos de ADN mucho más grandes. Esto permite a los investigadores capturar el genoma de un organismo de forma precisa y completa. Una vez que el ADN de un organismo ha sido completamente decodificado, hay varias formas en que los datos genómicos se pueden aplicar en la conservación:
- Captura y catalogación – El primer paso en muchos proyectos de investigación de biodiversidad basados en la genómica es la construcción de genomas de referencia. Los genomas de referencia son secuencias de ADN destinadas a servir como ejemplos representativos de la composición genética de una especie. Proporcionan un estándar para comparar con muestras de ADN individuales recolectadas durante la investigación de una población local en particular. Al catalogar especies utilizando genomas de referencia, los investigadores pueden comprender cómo funcionan los ecosistemas y localizar cualquier dependencia.
- Identificar rasgos para la adaptación. – Los genomas de referencia ayudan a responder preguntas cruciales sobre cómo están evolucionando las especies, mostrando qué genes tienen más probabilidades de causar cambios físicos y qué variaciones genéticas son más dominantes. Por ejemplo, ¿por qué los pandas gigantes son más susceptibles a la baja fertilidad y por qué los leones son más vulnerables al VIF? Estos conocimientos pueden ayudar a fundamentar los programas de mejoramiento, al identificar plantas y animales con adaptaciones más favorables.
- Diversidad de población – Las poblaciones con alta diversidad genética tienen más probabilidades de sobrevivir a nuevas condiciones ambientales, mientras que las especies con baja diversidad genética tienen menos probabilidades de adaptarse, lo que aumenta el riesgo de extinción. El análisis de la variación genética a lo largo del tiempo puede indicar cuándo una especie está en riesgo de disminuir en un lugar determinado, lo que brinda a los científicos la oportunidad de intervenir y prevenir extinciones.
Secuenciando la vida silvestre del Reino Unido con el Árbol de la Vida de Darwin
El proyecto Darwin Tree of Life (DToL) es un ejemplo de cómo el Reino Unido está trabajando para abordar la pérdida de biodiversidad, restaurar la naturaleza británica y ayudar a los programas de conservación. El proyecto DToL tiene como objetivo secuenciar genéticamente las 70.000 especies de las Islas Británicas, contribuyendo así al Proyecto BioGenoma de la Tierra. Hasta noviembre de 2023, el DToL ha publicado más de 1000 conjuntos de genomas con calidad de referencia en bases de datos públicas, listos para ser utilizados por investigadores de todo el mundo. Como:
- Abejorro – Entre el 85% y el 95% de los cultivos polinizados por insectos del Reino Unido dependen de polinizadores silvestres, pero las poblaciones de abejorros están amenazadas a nivel mundial. Con genomas de abejorros de alta calidad, los investigadores pueden identificar partes del genoma que son importantes para la salud de las poblaciones contemporáneas, lo que puede contribuir a los esfuerzos de conservación.
- Sapo – Las poblaciones británicas del sapo común han disminuido drásticamente, y ciertas enfermedades han acabado con poblaciones reproductoras locales enteras. Utilizando la genómica, los investigadores pueden identificar genes específicos de resistencia a enfermedades, lo que puede dirigir programas de mejoramiento y minimizar el riesgo de extinción.
- manzano – Gran Bretaña e Irlanda cuentan con unas 2.500 variedades locales de manzanas comestibles, un tercio de las aproximadamente 7.500 que se encuentran en todo el mundo. Con secuencias de más de 40 manzanos, los investigadores pueden identificar rasgos genéticos que tienen más probabilidades de sobrevivir a nuevas condiciones ambientales, como el aumento de temperaturas y las sequías, y generar los mayores rendimientos.
Hacer realidad la promesa de la genómica de la biodiversidad
El proyecto Darwin Tree of Life es una de las muchas asociaciones de colaboración que transforman la forma en que el Reino Unido lleva a cabo la investigación y conservación de la biodiversidad, pero el trabajo no ha terminado. Sólo se han secuenciado 900 de las 450.000 especies de plantas estimadas en la Tierra, mientras que el 0,2% de las especies animales tener una secuencia del genoma disponible públicamente. Debe haber una mayor inversión global en proyectos de genómica de la biodiversidad como el DToL y en la última tecnología de secuenciación para impulsar avances en las políticas de conservación y proteger el ecosistema de la Tierra.
