Als Països Catalans viuen 13 espècies diferents de serps, des de les colobres inofensives fins a algunes de verinoses, com ara l’escurçó pirinenc o l’escurçó ibèric. En el marc de la Iniciativa Catalana CBP se n’estan seqüenciant per primer cop els genomes complets. “Ens interessen sobretot els gens dels verins”, apunta Sergi Tulloch, investigador predoctoral de l’IBE. Així, ja han fet el del Vipera latastei, l’escurçó endèmic de la península Ibèrica, que pateix un estat de conservació vulnerable. “Conèixer els gens associats a les toxines obre la porta al desenvolupament de nous fàrmacs i antídots”, apunta Tulloch, que recorda que la mossegada de serp està reconeguda com una de les malalties tropicals desateses que causa molts problemes sobretot en països en vies de desenvolupament. També han seqüenciat el genoma d'una serp de Menorca que va arribar a les Balears des del nord d’Àfrica amb els fenicis, la Macroprotodon mauritanicus, o serp de la garriga balear. Salvador Carranza, al capdavant de l’IBE, també comenta que l’objectiu és fer un estudi evolutiu de les toxines amb tota la genòmica amb què contribueixen a la iniciativa catalana.
Objectiu: crear l'arca de Noè de la biodiversitat dels Països Catalans
Una vintena de centres de recerca participen en una ambiciosa iniciativa que pretén seqüenciar el genoma de totes les espècies eucariotes
Feia temps que un equip d’investigadors de l’Institut de Biologia Evolutiva (IBE UPF-CSIC) liderats per Salvador Carranza, segurament el màxim expert en rèptils i amfibis de Catalunya, volia obtenir el genoma d’una de les espècies més amenaçades del país, Iberolacerta aurelioi, una sargantana endèmica dels Pirineus que és, alhora, una finestra oberta al passat glacial i a l’evolució dels vertebrats de muntanya.
Aquest petit rèptil, que només habita en una àrea molt i molt restringida de tres massissos muntanyencs del Pallars Sobirà, el sud de França i el nord-oest d’Andorra, es va descobrir a finals dels anys 90 a l’estany del Sotllo, el pic d’abans d’enfrontar la Pica d’Estats. La seva història, com havia aconseguit sobreviure a l’alta muntanya i per què el seu hàbitat era tan limitat, es desconeixia. Tampoc no se sabia com l’afectava el canvi climàtic ni tampoc a quines altres amenaces s’enfrontava.
Per posar-hi llum, Carranza i el seu equip es van desplaçar fins a Andorra, a la vall de Comallempla, al límit del Parc Natural del Comapedrosa. Per fortuna, ja el primer dia de la missió, després de caminar una bona estona per les pistes d’esquí, a les tarteres van aconseguir localitzar un mascle adult a prop de 2.500 metres d’altitud. Una mostra de teixit els va permetre obtenir el material genètic (ADN i ARN) que necessitaven per aconseguir una fita científica: construir el primer genoma complet –un llibre d’instruccions exhaustiu– d’aquesta sargantana pallaresa.
“Disposar del seu genoma ens permet entendre com ha evolucionat, com es relaciona amb les altres espècies i com s’ha adaptat al seu entorn”, relata amb entusiasme a l’ARA Carranza, que és també el director de l'IBE, i de seguida rebla: "És una eina fonamental per reconstruir la història demogràfica de les poblacions, avaluar-ne l'estat de conservació i establir mesures de protecció".
El genoma de l’Iberolacerta aurelioi els ha revelat un ADN molt diferent del d’altres sargantanes, amb adaptacions “curioses” a la vida en altura. Els resultats “encaixen molt bé amb el que se sospitava des de fa anys: que aquestes sargantanes de muntanya van quedar confinades als cims molt abans de les glaciacions del plistocè”, apunta Carranza.
Copsar la biodiversitat dels Països Catalans
Aquesta espècie tan emblemàtica dels Pirineus forma part de la Iniciativa Catalana (CBP) per al Projecte del Biogenoma de la Terra (EBP), un pla molt ambiciós que va arrencar el 2019 i que pretén produir un catàleg detallat del genoma de les espècies eucariotes, com ara plantes, animals, fongs i diatomees (algues), dels Països Catalans.
“Aquesta informació [el genoma] contribuirà a conèixer millor la biodiversitat del nostre territori i a aportar eines que ens ajudin en les polítiques de conservació, protecció i restauració”, afirma la catedràtica i investigadora de l’Institut de Recerca de la Biodiversitat (IRBio) de la Universitat de Barcelona Marta Riutort, copresidenta de la iniciativa.
Així mateix, afegeix, permetrà catalogar noves espècies i generar coneixement sobre la seva biologia i evolució, entendre com els afecta el canvi climàtic i, fins i tot, trobar noves molècules que tinguin potencials aplicacions en medicina, alimentació, energia o biotecnologia.
I, sobretot, assenyala Teresa Garnatje, investigadora a l’Institut Botànic de Barcelona, un centre mixt del CSIC i del Consorci del Museu de Ciències Naturals de Barcelona, la iniciativa vol ajudar a “conscienciar sobre el ric patrimoni natural que tenim”.
La iniciativa, en què participen més de 20 centres de recerca d’arreu del territori de parla catalana, està impulsada per la Societat Catalana de Biologia i desenvolupada de manera conjunta amb la Institució Catalana d’Història Natural, dins del marc de l’Institut d’Estudis Catalans. A més, el projecte està afiliat a l’EBP –una iniciativa internacional que té com a objectiu descriure el genoma de totes les espècies eucariotes que habiten la Terra– i també a l’Atles Europeu de Genomes de Referència (ERGA).
“[Als Països Catalans] tenim una tradició naturalista molt important i molts grups de recerca que treballen en temes d’evolució i biodiversitat, així com infraestructures que ens permeten obtenir les seqüències i fer les anàlisis bioinformàtiques”, com el Centre Nacional d'Anàlisi Genòmica (CNAG) o el Centre de Supercomputació de Barcelona (BSC), argumenta Riutort. A aquest context investigador se suma el fet que els territoris de parla catalana concentren una biodiversitat molt gran, al voltant del 25% de les espècies presents a Europa. De fet, “l’arc mediterrani és considerat un dels centres de biodiversitat a escala planetària”, destaca aquesta biòloga.
De moment, tal com van presentar en un congrés celebrat recentment en què els investigadors van fer balanç dels primers cinc anys del projecte, s’han superat les expectatives inicials. La Iniciativa va arrencar amb l’objectiu de seqüenciar 150 espècies representatives dels territoris i ha evolucionat fins a un catàleg actiu de 199 espècies, des de coralls mediterranis fins a plantes endèmiques, rèptils, aus o fauna subterrània. D’aquestes, 138 procedeixen directament dels 34 projectes finançats fins ara pel programa BioGenoma de l’IEC, que, al seu torn, està impulsat per la conselleria d’Universitats i Recerca.
Primer, les emblemàtiques
Fer el genoma de totes les espècies és una feina mastodòntica, per això a la iniciativa catalana es va establir com a criteri, per començar, que les espècies escollides fossin autòctones dels Països Catalans i que tinguessin algun tipus d’aplicació. És, de fet, el mateix criteri amb què va arrencar l'EBP, que establia que l’espècie havia de ser icònica, interessant o important a escala mediambiental, científica, econòmica o social.
El primer genoma que es va produir en el marc de la iniciativa catalana va ser el de la baldriga balear (Puffinus mauretanicus), endèmica de les illes Balears, i l’ocell marí europeu que corre més perill d’extinció. De fet, si no canvia res, s’estima que en 60 anys haurà desaparegut per complet. I és que d’aquesta au en moren moltes parelles cada any per culpa de la pesca de palangre, perquè baixen a capturar peixos i queden enredades a les xarxes dels pescadors. Els gats i altres depredadors són també una amenaça important per a la supervivència d’aquest ocell, ja que se’n mengen els ous i els pollets.
“Vam seqüenciar el genoma de la baldriga fa un parell d’anys i això ens ha permès, en un nou estudi a escala poblacional, establir la seva demografia, quines colònies s’entrecreuen, avaluar-ne el nivell d’hibridació. Ara, amb aquesta informació, podem oferir consells de cara a la seva conservació”, apunta Riutort, que també contribueix a la iniciativa catalana amb planàries, un tipus de cucs molt petits que viuen en llacs i rius.
També en català
Un cop seqüenciat el genoma complet d’una espècie es diposita en repositoris internacionals per tal que tota la comunitat científica hi pugui accedir i fer-lo servir.
“Hem aconseguit que les publicacions puguin ser també en català –destaca amb orgull Garnatje–. Quan enviem l’article a la revista científica amb el genoma i la seva anotació [quins gens estan expressats i quina funció fan], en els repositoris se’n guarda una còpia en català, de manera que qui vulgui llegir-lo en català ho pot fer”.
Una part de les mostres obtingudes en el marc de la Iniciativa Catalana es dipositen al Barcelona CryoZoo, un projecte únic al món que vol salvaguardar i estudiar biomaterial de múltiples espècies animals, sobretot aquelles més amenaçades, per tal de preservar i conèixer en profunditat la diversitat animal al planeta. Es tracta d’un projecte impulsat pel Zoo de Barcelona, la Universitat Pompeu Fabra, el Laboratori de Biologia Molecular Europeu (EMBL) i el Museu de Ciències Naturals de Barcelona.
“L’objectiu és generar genomes d’espècies que encara no tinguin genoma de referència, i també línies cel·lulars”, explica l’investigador Icrea Tomàs Marquès-Bonet, de l’IBE i catedràtic de la UPF. El seu laboratori és l’encarregat de generar aquests genomes i línies cel·lulars. “El CryoZoo és al final un repositori on hem generat uns biomaterials i també dades digitals, que són els genomes, perquè la comunitat científica els pugui utilitzar per investigar des d'aspectes de parasitologia fins a conservació, genètica o malalties zoonòtiques”.
Per a aquesta experta botànica, la biodiversitat d’organismes va en paral·lel a la diversitat de cultures i de llengües. “Si perdem el nom de les plantes, acabem perdent-ne el coneixement. És crucial que conservem la llengua, el nom i els coneixements tradicionals associats a cada espècie”, reclama.
En el seu cas, Garnatje, juntament amb Laura Botigué, investigadora del Centre de Recerca en Agrigenòmica (CRAG), contribueix a la iniciativa catalana amb espècies vegetals. “En el cas de les plantes, vam muntar un consorci de diferents universitats i grups de recerca de Catalunya, les Balears i el País Valencià i vam fer diverses expedicions per anar a recol·lectar plantes”, explica Garnatje.
Part de les mostres obtingudes es guarden en plecs a l'herbari de l’Institut Botànic, el segon repositori vegetal més important de la península Ibèrica, un lloc que sembla congelat en el temps, amb exemplars de plantes conservats en plecs que contenen el nom científic de l’espècie, la localitat on es van collir, el dia i la persona que ho va fer.
Una altra part de les mostres marxa al CRAG, on el primer –i molt complicat– pas és extreure’n ADN de qualitat. “Hi ha mostres en què no ho aconseguim, com ha passat amb Achillea pyrenaica, la camamilla de muntanya”, relata Botigué, alhora que explica que els genomes de les plantes són molt complexos. A diferència del genoma humà, que és diploide –això vol dir que rebem dues còpies d’ADN, una per part de pare i l’altra per part de mare– i que en total té 6.000 milions de bases químiques, en el cas de les plantes poden tenir sis còpies o més. “Això fa que tinguin un genoma redundant, repetitiu, que dificulta moltíssim poder completar el puzle. Els algoritmes bioinformàtics no en són capaços”, reconeix Botigué.
Entre les espècies vegetals incloses a la iniciativa catalana hi ha la popular àrnica (Arnica montana), que creix a l'alta muntanya, floreix poc i és molt emprada popularment i en farmàcia per tractar els cops, en format pomada o macerada en alcohol. “Cal que s’estableixi una regulació per protegir-la, perquè s’està sobreexplotant –reclama Garnatje–. La gent sovint en recull caixes senceres, però després només en fa servir una mica i llença la resta. A més, la part emprada és la inflorescència –la flor–, cosa que impedeix que es pugui reproduir”. Per això, prossegueix, “tenir-ne el genoma és crucial, per ajudar a conscienciar i també a establir polítiques de conservació". A més, i interessantment, com que no es poden moure, les plantes produeixen molts productes per defensar-se dels herbívors, per exemple; per tant, el seu material genètic pot permetre trobar molècules per fer medicaments.
Riutort insisteix que l’atles català del genoma de la biodiversitat “ajuda a la conservació dels organismes, i això implica, al seu torn, la conservació del medi ambient que del voltant". "Perquè, al final, hem de ser tots conscients que la nostra salut depèn del nostre medi ambient. Està tot interconnectat”.