O CSIC avanza, con novas tecnoloxías baseadas en bioloxía molecular, no coñecemento da biodiversidade mariña
Na ría de Vigo os investigadores identificaron, a nivel molecular, tanto bacterias como organismos eucariotas e os cambios estacionais de abundancia, así como especies invasoras
Tamén identificaron e cuantificaron virus, bacterias, protozoos e fungos en moluscos procedentes de distintos lugares do mundo. Destacan que a maior parte dos organismos do mar, mesmo da zona costeira, non se coñecen
Santiago de Compostela, xoves 30 de novembro de 2023. O grupo Inmunoloxía e Xenómica do Instituto de Investigacións Mariñas (IIM) está a dar conta revistas académicas de impacto dos seus avances no marco da liña de investigación sobre a aplicación da xenómica e bioloxía molecular para incrementar o coñecemento sobre a diversidade mariña.
“Os océanos son o gran reservorio da biodiversidade do planeta, algo fundamental para o seu funcionamento, xa que fornece osíxeno e absorbe parte do dióxido de carbono xerado pola actividade do ser humano emitido á atmosfera. Con todo, os organismos mariños coñecidos probablemente sexan só unha pequena parte desta biodiversidade mariña. Sabemos que hai multitude de organismos microscópicos, descoñecidos aínda, dos que podemos dispoñer do seu material xenético. Teñen, tamén, unha extraordinaria diversidade funcional descoñecida e constitúen unha reserva excepcional de produtos bioactivos”, explica Beatriz Novoa, quen destaca que “esta biodiversidade en ambientes costeiros está en perigo polo efecto das actividades do ser humano e o cambio climático, o que implica que numerosas especies poderían desaparecer sen ser identificadas”.
O estudo da diversidade funcional e taxonómica dos pequenos organismos mariños realizouse, fundamentalmente, centrándose na súa morfoloxía. Con todo, nos últimos anos, fóronse incorporando novas tecnoloxías baseadas na bioloxía molecular, máis precisas e sinxelas. Neste contexto, o grupo Inmunoloxía e Xenómica está a desenvolver unha liña de investigación respecto diso que deu resultados destacados recentemente, dos que están a dar conta en revistas académicas de impacto, tales como Frontiers in Veterinary Science ou Science of The Total Environment.
Investigacións desenvolvidas no marco dun proxecto europeo
No marco do proxecto europeo (VIVALDI), o grupo dedicou varios anos á mostraxe da columna de auga e do sedimento nunha zona costeira da ría de Vigo, o que permitiu identificar, a nivel molecular, tanto bacterias como organismos eucariotas e os cambios estacionais de abundancia, así como especies invasoras que non se detectaron mediante sistemas tradicionais, potenciais patóxenos e especies de fitoplancto tóxicas.
“A maioría dos patóxenos identificados poderían ter un impacto crucial no sector acuícola ou afectar a especies relevantes do ecosistema mariño, como as diatomeas”, avanzan.
O grupo tamén puxo o foco noutro tema de interese para as rías galegas: a vixilancia da presenza destas algas tóxicas. Iso realízase oficialmente co método de bioensaio para mariscos.
“Aínda que as tecnoloxías moleculares aplícanse ampla e rutineiramente en investigación, a súa transferencia a laboratorios encargados do seguimento aínda non está consolidada. Así, enfocamos o noso interese neste grupo de organismos aplicando secuenciación masiva de xenes. Desta forma obtivemos información sobre a composición de microalgas tóxicas. O noso estudo revelou a presenza de distintas microalgas nocivas en sedimentos e en fraccións planctónicas. Tamén puidemos identificar especies como Pseudo-nitzschia, e mesmo especies non reportadas previamente na área (P. turgidula)”, explica Antonio Figueras “este enfoque molecular pode complementar aos métodos baseados na morfoloxía, que xeralmente carecen de resolución a nivel de especie debido a diferenzas morfolóxicas sutís ou ao pequeno tamaño dalgúns organismos, e por ser métodos que requiren moito tempo e deben ser realizados por persoal altamente capacitado con experiencia taxonómica”.
“No grupo estimamos que ao redor dun 60% do material xenético que podemos secuenciar nunha mostra de auga de mar, altamente complexa considerando a diversidade de microorganismos que pode conter, é aínda inclasificable usando algoritmos de comparación de secuencias” engade Magalí Rey-Campos.
O grupo tamén aplicou o coñecemento de xenómica e bioinformática para determinar o microbioma das augas residuais que se verten á ría de Vigo, e puxo o foco en especies filtradoras, como o mexillón, que poden acumular microrganismos debido ao seu carácter filtrador.
Investigacións para identificar virus no ecosistema mariño
Noutro traballo, o grupo empregou unha aproximación metatranscriptómica, secuenciando RNA que identifica os xenes que realmente están activos nos organismos ou no medio ambiente o que permitiu identificar e cuantificar virus, bacterias, protozoos e fungos en moluscos procedentes de distintos lugares do mundo.
A detección de virus é, sen dúbida, a parte máis difícil dos seus estudos, xa que a diferenza de bacteria ou protozoos, non teñen secuencias xenéticas facilmente recoñecibles. Empregando a secuenciación de RNA (Metatranscriptomica) o grupo “desenmascarou” o viroma de moluscos, en concreto, os virus RNA, moito máis difíciles de rastrexar que os de DNA,
“A identificación de virus e comprensión da interacción viral con organismos nos ecosistemas mariños está na súa infancia. No grupo xa detectamos a presenza do SARS-Cov2 na pandemia de COVID non só en depuradoras distribuídas por toda Galicia senón tamén na auga de mar próxima aos efluentes e nos sedimentos e organismos mariños. A metatranscriptómica podería converterse nunha ferramenta útil para identificar virus mediante un enfoque amplo e o crecente número de xenomas e secuencias virales depositado nunha base de datos públicas”, destaca Antonio Figueras.
En total, neste traballo os investigadores do IIM detectaron 50 virus, dos cales 33 foron considerados novos virus debido á súa diverxencia con respecto a aqueles coñecidos. Os máis relevantes foron os virus RNA monocatenarios: picornavirus, nodavirus e rhabdovirus. Entre os resultados destaca o elevado número de rhabdovirus achados nos cefalópodos.
“Con este traballo confírmase a utilidade das técnicas de secuenciación masiva como unha gran ferramenta para monitorear e diagnosticar patóxenos e para prever e explicar posibles mortalidades masivas que, a día de hoxe, ou pasan desapercibidas ou son inexplicables coas técnicas e metodoloxías empregadas. Continuaremos desenvolvendo novas tecnoloxías complexas de xenómica e bioinformática que permitirán coñecer a gran diversidade de microorganismos nos océanos, fundamentalmente nos ambientes costeiros galegos, que son dos poucos lugares no mundo nos que se produce o fenómeno de afloramento”, avanzan desde o grupo.