Una arca de Noè genètica per a Europa

Com molts descobriments en ciència, aquest també va ser fruit de l’atzar. Un dia qualsevol, Rosa Fernández estava mostrejant al Montseny amb altres membres del seu equip quan una mena de filet a l’aigua del riu Tordera li va cridar l’atenció. Després d’observar-lo amb curiositat, la biòloga de l’Institut de Biologia Evolutiva (IBE-CSIC-UPF) va decidir agafar-ne una mostra. Un cop al seu laboratori, ubicat a la Barceloneta, va descobrir amb sorpresa que aquell filet era un cuc fins a aquell moment desconegut, el qual han batejat Gordionus montsenyensis, i que té un comportament veritablement fascinant.

“És capaç de zombificar altres animals per garantir la seva subsistència”, explica Fernández a l'ARA. En la fase larva viu a l’aigua dolça del riu, on és ingerit per cargols, llimacs, saltamartins o escarabats que s’hi acosten a beure. Un cop a l’interior d’aquests animals, G. montsenyensis es va desenvolupant, enrotllat formant un cabdell, i pot arribar a assolir 16 centímetres. Cap a la primavera, quan detecta el canvi d’estació, comença a canviar el comportament del seu hoste, a qui fa caminar de forma errant fins que arriba a una bassa o un riu i acaba llançant-s’hi, com si “se suïcidés”. Aleshores el cuc surt i pon ous a l’aigua, dels quals sortiran posteriorment noves larves i es tancarà, així, el cicle vital d’aquesta espècie.

“Aquest animal és molt interessant per entendre quins gens afecten el comportament, com funciona el cervell, o quines substàncies o proteïnes fan servir per convertir en zombis els animals que parasiten”, apunta Fernández.

És també una de les espècies que han format part d’un projecte col·laboratiu pilot per seqüenciar la biodiversitat europea anomenat ERGA, les sigles en anglès d’Atles Europeu de Genomes de Referència; hi han participat més de 200 científics i científiques de 33 països europeus, entre els quals Catalunya, que han unit esforços per produir genomes d’alta qualitat de plantes, animals i fongs del Vell Continent amb l’objectiu final de preservar la rica biodiversitat europea.

“Volíem crear un atles genòmic que recopilés els mapes de l’ADN de les espècies d’Europa. Els gens són veritables tresors biològics que ens poden dir com una espècie, per exemple, pot fer front a l’adaptació a l’augment de les temperatures per sobreviure, i això ens pot donar pistes per poder establir mesures de protecció i conservació”, afirma Fernández, que és una de les coordinadores d’ERGA i membre del comitè executiu.

Col·laboració altruista

Durant el projecte pilot, investigadors i institucions europees han col·laborat de forma voluntària, sense cap suport formal ni finançament, per seqüenciar prop d’un centenar de genomes. Les espècies seqüenciades s’han escollit en funció de la seva situació –si estaven amenaçades o eren endèmiques d’una regió– i també de les preguntes biològiques que els investigadors volien respondre.

“Uns grups contribuïen recol·lectant mostres; altres entomant la part de laboratori o encarregant-se de la seqüenciació”, relata Fernández, orgullosa, per a qui ERGA és “un exemple del que es pot aconseguir unint una comunitat internacional d’investigadors de la biodiversitat, fomentant la col·laboració entre països i a dins d’aquests”.

Els primers resultats ja s’han publicat i han empès la Unió Europea a atorgar un finançament de 21 milions d’euros a aquest consorci científic en el marc del programa Horitzó Europa perquè ara desenvolupi el projecte, molt més ambiciós,  Biodiversity Genomics Europe, o Biodiversitat Genòmica Europa, on seqüenciaran prop de 500 espècies.

En aquest nou projecte, en què participen més de 1.000 investigadors de tots els països europeus, tant l’IBE com el Centre Nacional d’Anàlisi Genòmica (CNAG), ambdós ubicats a Barcelona, hi tindran un paper cabdal. El primer, contribuint a identificar les espècies clau en funció de la seva rellevància científica; recollint mostres al medi natural i preparant-les per extreure’n l’ADN, així com posant a punt protocols per processar mostres d’espècies complicades; i el segon com a hub europeu per fer la seqüenciació i l’anàlisi genòmica.

“Un dels primers genomes que vam fer en el marc del projecte pilot va ser el d’un peix emblemàtic del Delta de l’Ebre, el samaruc (Valencia hispanica), que van col·lectar investigadors del Centre d’Estudis Avançats de Blanes (CEAB-CSIC)”, afirma Tyler Alioto, cap de l’equip d'assemblatge i anotació del genoma del CNAG.

Disposar del mapa genètic d’aquesta espècie, que també es troba a l’Albufera de València i que està en perill crític d’extinció, permet avaluar l’estat de les escasses poblacions que en queden al litoral català, molt amenaçades pel canvi climàtic, la destrucció dels seus hàbitats i la introducció d’espècies invasores. També han seqüenciat el genoma del mer argentí, un peix comercialment important que habita a l’Atlàntic nord. “El coneixement proporcionat pel seu genoma permetrà fer avaluacions més precises de l’estat d’aquestes poblacions, per tal d’orientar la gestió per garantir que les pràctiques pesqueres siguin sostenibles i responsables”, assenyala Alioto.

Només l’any passat el CNAG va seqüenciar 35 genomes diferents, des d’un tipus d’isard, la rupicabra, procedent d’Eslovènia i que també està present al Pirineu, fins a serps de la península Ibèrica col·lectades per l’IBE o una sargantana de Creta.

“Estem en mig de la sisena extinció massiva, per això s’intenta prioritzar els animals que estan en perill d’extinció o que tenen una situació molt vulnerable. Són casos en què la urgència per aconseguir mostres és més gran”, assenyala Alioto.

Defensar la biodiversitat

“Com a societat encara ens costa entendre per què és important tenir el genoma d’un animal poc conegut i, en canvi, comprenem bé la necessitat de tenir el del llop o el del linx”, considera Fernández, que defensa que “protegir tota la biodiversitat és crucial, perquè cada espècie té un paper fonamental a l’ecosistema. Si en desapareix una, canvia l’equilibri, perquè tot està interconnectat”. Per a aquesta biòloga, ”els genomes ens ajuden a comprendre com d’importants poden ser cada una d’aquestes espècies”.

Un dels objectius principals d’aquest consorci científic és lluitar contra la pèrdua de biodiversitat europea. I és que les dades genòmiques tenen un potencial enorme per fomentar accions de conservació d’espècies en perill d’extinció. També per propiciar descobriments en els camps de l’evolució, la salut humana, la bioeconomia o la bioseguretat.

L’entomòleg Roger Vila, de l’IBE, que ha participat a ERGA fent el genoma de dues papallones en perill d’extinció d’Andorra, una d’elles, la Lycaena helle, inclosa en la llista vermella de perill crític, recorda que la immensa majoria de preguntes científiques d’avui requereixen anàlisis genòmiques. “La biodiversitat és també una font potencial de nous antibiòtics, de noves medicines, de molècules que poden ser explotades en biomedicina”, assenyala. “És una font de riquesa que encara no coneixem del tot i que estem perdent”, rebla.

 És per això, destaca Fernández, que el projecte Biodiversitat Genòmica Europea persegueix “generar moltíssims recursos genòmics públics perquè després la comunitat científica pugui buscar nous antibiòtics o nous agents que puguin ser explotats en biotecnologia. O fer servir el genoma per entendre la ruta migratòria de les papallones i com protegir-la”.

Ni planta, ni animal, ni fong

En aquest sentit, també han seqüenciat un protist que viu al Mediterrani, anomenat Mediocremonas mediterraneus. Conèixer la seva informació genètica és clau per entendre un grup de paràsits que afecten espècies de plantes com ara la vinya o la patata, i també la salut humana. “Són organismes fascinants, que no són ni plantes, ni animals, ni fongs, i que no tenen un origen evolutiu únic ni un ancestre comú compartit”, etziba l’investigador Javier del Campo, també de l’IBE. La variabilitat d’aquests organismes eucariotes és enorme: n’hi ha de microscòpics, com ara les diatomees, “que són precioses” i d’altres com les kelp, algues laminàries gegants molt típiques de la costa de Califòrnia.

Dins dels protistes, explica Del Campo, hi ha també molts paràsits capaços d’infectar els humans, com és el cas de Plasmodium falciparium i Plasmodium vivax, causants de la malària; o el míldiu que afecta la vinya i també la patata, i que va provocar la gran fam d’Irlanda a mitjan del segle XIX, en què hi va haver centenars de milers de morts. “Són també els responsables d’una de cada quatre extincions locals i globals de fauna del planeta, i això fa que sigui crucial que els entenguem”, defensa Del Campo. Aquest investigador ha estudiat l’efecte que té un protist sobre les poblacions de gorgònia rosa del Mediterrani; va veure que el 70% n’estaven infectades i que això les feia més susceptibles a morir a causa de les onades de calor per estrès tèrmic.

9.000 famílies eucariotes

Els investigadors intentaran cobrir la màxima diversitat possible i tractaran d’obtenir almenys un genoma per família de les 9.000 famílies eucariotes que es coneixen. Moltes, com ara els grans mamífers, ja han estat seqüenciades, és per això que en aquesta primera fase del projecte, i per no repetir esforços, seqüenciaran espècies que poden semblar “poc importants”, com els insectes, que representen una diversitat enorme. “Existeixen més d’un milió d’espècies diferents, que suposen prop de la meitat de tota la biodiversitat descrita”.

Tenir un genoma de referència permet establir mecanismes de conservació. Per exemple, en el cas de les papallones permet estimar el nombre d’individus que hi ha, la història evolutiva de l’espècie, la mida de les poblacions, si els problemes de conservació a què s’enfronten són recents o si ja fa temps que els ha començat a patir.

Totes les dades obtingudes es guardaran al Consorci Internacional de dades de seqüenciació, que disposa de tres repositoris a tot el món: un als Estats Units, un a Europa i un tercer al Japó. Les dades estan sincronitzades a les tres bases de dades, de manera que si una caigués, la informació continuaria disponible a les altres dues. Les mostres biològiques, en canvi, es guardaran en les col·leccions dels museus de ciències naturals, com és el cas del Museu de Ciències Naturals de Barcelona i també del Botànic. Juntament amb la mostra hi ha tota la informació d’on s’ha pres, qui l'ha fet, fotografies i tota la documentació de què es disposi.

“Estem fent passos de gegant per aconseguir disposar d’un catàleg únic d’una riquesa increïble per protegir, conèixer i preservar la nostra biodiversitat”, conclou Fernández.