El Instituto de Biología Funcional y Genómica descubre paralelismos entre la genética y la ecología
Prueba de laboratorio (CDC)
En un avance significativo, científicos del Instituto de Biología Funcional y Genómica (IBFG-CSIC-USAL) han establecido conexiones cuantitativas entre la genética y la ecología, lo que podría revolucionar el campo de la biotecnología.
Este descubrimiento, publicado en la prestigiosa revista Cell, demuestra que los mismos modelos estadísticos utilizados para comprender las interacciones genéticas pueden aplicarse para predecir las interacciones entre especies en comunidades microbianas.
El estudio liderado por Juan Diaz-Colunga y Álvaro Sánchez, investigadores del IBFG-CSIC-USAL, se centró en la formación de cientos de ecosistemas microbianos artificiales.
Mediante un meticuloso análisis, el equipo identificó patrones similares a los observados en la "epistasis global" genética, donde la expresión de un gen se ve influenciada por la expresión de otros genes.
Diaz-Colunga explicó que las múltiples funciones de las comunidades microbianas surgen de una compleja red de interacciones entre los organismos y su entorno, dificultando la capacidad para predecir y aprovechar su potencial biotecnológico.
Al adaptar los modelos genéticos a los ecosistemas, los investigadores lograron interpretar cuantitativamente la función ecológica en términos de interacciones por pares entre los miembros de la comunidad.
El experto señala que se podría decir que el ‘juego’ entre genes y el ‘juego’ entre especies tiene las mismas reglas, al menos desde un punto de vista matemático.
Si gracias a estos modelos se puede hacer ingeniería genética, también se debería trabajar con la ingeniería ecológica. Diseñar comunidades completas que realicen eficientemente tareas importantes en biotecnología.
Esta conexión entre genética y ecología abre nuevas oportunidades en biotecnología.
«Nuestros resultados abren una vía inexplorada para predecir cuantitativamente la función de los consorcios microbianos a partir de su composición. Esto allana el camino para predecir la función biológica a muchas escalas, desde genes y organismos hasta ecosistemas», dijo Sánchez.
El descubrimiento de estos paralelismos matemáticos entre la genética y la ecología podría revolucionar la comprensión y el diseño de comunidades microbianas para diversas aplicaciones biotecnológicas, desde la producción de biocombustibles hasta el tratamiento de aguas residuales.
Los microorganismos desempeñan un papel crucial en numerosos procesos biológicos y tecnológicos, pero su complejidad ha dificultado la predicción precisa de su comportamiento en comunidades.
Este avance permitirá a los científicos abordar este desafío mediante el uso de modelos matemáticos robustos que capturan las intrincadas interacciones entre especies.
Además de sus implicaciones prácticas, el estudio también representa un hito conceptual al unificar dos campos aparentemente dispares: la genética y la ecología.
Al identificar principios subyacentes comunes, los investigadores han demostrado que las leyes que rigen las interacciones genéticas y las interacciones ecológicas comparten una estructura matemática fundamental.
Este descubrimiento trascendental no solo abre nuevas vías para el diseño de comunidades microbianas optimizadas, sino que también sienta las bases para una comprensión más profunda de los sistemas biológicos en múltiples niveles, desde los genes hasta los ecosistemas completos.
