Secuenciación de disparo del limo

#1# Resumen: Los científicos han identificado unos diminutos organismos, que son prácticamente imposible de observar bajoel microscopio, en una mina californiana. El descubrimiento puede tener importantes implicaciones en la búsqueda de vida en otros planetas. #2# Basado en una edición de la UC en Berkeley #3# Jill Banfield, de la Universidad de California, Berkeley, ha coleccionado y estudiado durante 11 años los microorganismos que cubren de limo los suelos de las minas y convierten el hierro en ácido y que constituyen una fuente de contaminación de las corrientes de agua de todo el mundo. Imaginen pues su sorpresa, cuando el científico e investigador Brett Baker descubrió tres nuevos microorganismos que se desarrollaban entre las bacterias que ella pensaba que conocía tan bien. Los tres eran tan pequeños – del tamaño de varios virus - como para ser virtualmente invisibles bajo el microscopio, y pertenecían a una totalidad de nuevos phylum de microorganismos de arqueobacterias que han existido durante miles de millones de años. Lo que hizo que el hallazgo de Baker fuera posible fue la secuenciación de disparo (\'shotgun\'), una técnica desarrollada y popularizada por Celera Corp., que empleó para secuenciar el genoma humano en un tiempo récord*. “Fue sorprendente”, dijo Banfield, un profesor de planetología y administración, política y ciencia ambiental en la UC en Berkeley desde 2001. “Eran organismos nuevos y muy pequeños que no sabíamos cómo cultivar mediante técnicas convencionales. Esto demuestra la gran promesa que es la secuenciación de disparo para perfilar una comunidad de organismos sin tener que hacer ningún tipo de presunción de lo que hay ahí”. Hace casi tres años, Banfield empleó la técnica la secuenciación de disparo para identificar la media docena de bacterias y arqueobacterias que había en el limo de la mina. Fue el primer ejemplo de análisis genómico común satisfactorio para perfilar los organismos en una gota de agua – de agua putrefacta. Sin embargo, el descubrimiento de Baker deja claro que esta secuenciación también identifica organismos demasiado pequeños para que sean vistos fácilmente, y demasiado nuevos para que sean identificados mediante otras técnicas genéticas. “Esencialmente estábamos buscando cosas nuevas, y las encontramos en todas las muestras que se sometieron a estudio, aunque su abundancia era baja”, dijo Baker, que está con el Departamento de Planetología y Ciencias de la Tierra del campus. “La secuenciación de disparo es una manera mejor para identificar organismos que la utilización de otros métodos, como el cultivo o la PCR (reacción en cadena de la polimerasa), en la que se pueden perder una gran cantidad de microorganismos”. #4# Banfield, Baker y sus colegas de la UC en Berkeley y en la Universidad de Queensland, Australia, informaron de sus hallazgos en la edición del 22 de diciembre de Science. Banfield destacó que las bacterias y las recién descubiertas arqueobacterias que viven en el drenaje altamente rico en ácido de la mina son arquetipos del tipo de vida que podría existir en otros planetas, tales como en el suelo rico en hierro y azufre de Marte. “Esta comunidad de microorganismos es relevante para probar las estrategias potenciales para la vida en otros planetas, especialmente la vida que probablemente exista en Marte”, dijo ella. Los organismos del drenaje de la mina, que viven en una película rosácea en charcas de agua ácida verde, obtienen energía mediante la oxidación del hierro – que es, generalmente herrumbre – y en el proceso crean ácido sulfúrico y disuelven pirita (sulfato de hierro u oro de los tontos) para liberar más hierro y azufre. Este proceso automantenido crea el drenaje ácido que contamina los arroyos y los ríos, entre ellos los que se encuentran en las inmediaciones del lugar que estudian los investigadores, la Mina Richmond y la Montaña de Hierro, California. La mina es uno de los lugares más contaminados del país. Banfield ha estado tratando de comprender cómo los extremófilos – microorganismos que viven en entornos extremos – viven juntos y generan el drenaje ácido que hace que dichas minas sean amenazas tóxicas. La escoria verde de la mina, recolectada y tratada por la Agencia de Protección Ambiental, está a 42º Celsius, es tan ácida como el ácido de una batería y está repleta de metales tóxicos (zinc, hierro, cobre y arsénico). En 2004, Banfield colaboró con la Junta del Departamento de Energía del Instituto Genoma para muestrear aleatoriamente una gota de limo. Este tipo de secuenciación comprende la homogenización del organismo en la muestra, el aislamiento del ADN combinado y su ruptura en montones de fragmentos desordenados. Cada fragmento es posteriormente secuenciado, y un potente ordenador se emplea para encontrar superposiciones de modo que los pedazos pueden ser ordenados apropiadamente. Este proceso identificó cinco genomas separados que correspondieron a cinco bacterias y arqueobacterias –cuatro de ellos no cultivados hasta la fecha, aunque relacionados muy de cerca con microorganismos conocidos. Baker sondeó los fragmentos de genes más exhaustivamente para descubrir tres arqueobacterias de un grupo totalmente desconocido, que probablemente representaban un nuevo phylum entre las varias docenas de phyla de arqueobacterias conocidas. Encajan dentro de una gran clase de microorganismos conocidos como termófilos, los cuales son arqueobacterias que se desarrollan en condiciones cálidas e incluso abrasadoras. Muchos de estos termófilos han sido recuperados de fuentes hidrotermales de las dorsales oceánicas, donde la lava hierve entre las placas continentales. #5# Una vez que Baker había encontrado segmentos genéticos (ARN ribosómico) de tres arqueobacterias, pudo pescar los microorgasnismos de una sopa de limo y descubrir que eran extremadamente pequeños, de unos 200 nanómetros de diámetro, el tamaño de los virus grandes. La media de diámetro de las bacterias es de cinco veces este tamaño. Estos podrían ser por lo tanto los organismos más pequeños jamás encontrados, aunque Baker necesita cultivarlos para confirmarlo. Debido a lo pequeños que son, sin embargo, no pueden vivir en solitario. “No estamos seguros de que puedan vivir independientemente, si tienen los genes suficientes como para valerse por sí mismos, o si por el contrario son simbióticos con otros organismos o si se están alimentando de ellos”, dijo Baker. Ahora Baker está intentando averiguar las condiciones idóneas para que estas arqueobacterias medren en una placa de cultivo. Por ahora, las ha apodado ARMAN-1, -2 y -3, de Arqueo Nanoorganismos Acidofílicos de la Mina de Richmond. El propietario de la mina es Ted Arman. *(Nota del editor: la secuenciación \'shotgun\'(\'aleatoria\', \'por fuerza bruta\' o \'a perdigonazos\') es el método utilizado para la secuenciación rápida de ADN de muestras complejas o de gran tamaño, que conlleva la fragmentación aleatoria de la muestra en pequeños fragmentos y el posterior ensamblaje de las lecturas obtenidas mediante el estudio, normalmente con la ayuda de un programa informático, de la superposición de las secuencias. La primera referencia es de 1982: Nucleotide sequence of bacteriophage lambda DNA. F. Sanger, A. R.Coulson, G. F. Hong, D. F. Hill, G. B. Petersen (1982), J. Mol. Biol. 162, 729, aunque su uso en el proyecto genoma la popularizó: Venter et al. (2001), Science 291. no. 5507, pp. 1304)