Cooperación internacional permite novedosos análisis de datos para estudiar especies antárticas

 La bioinformática es una disciplina científica que ha conseguido gran auge y proyección en los últimos años, incluso durante la pandemia de Covid-19, ya que se encarga de procesar datos biológicos aplicando herramientas informáticas para reunir, almacenar, organizar, analizar e interpretar esa información.

Un trabajo muy interesante es el que desarrolla el Dr. Cristian Chaparro, bioinformático chileno que se desempeña en el Laboratorio Interacciones Huésped-Patógeno-Ambiente (IHPE, por sus siglas en francés) de la Universidad de Perpignan, Francia, y que en los últimos años se ha dedicado a estudiar cómo los organismos huéspedes interaccionan con los patógenos y cómo el ambiente puede influir en esta relación.

Asimismo, en los últimos años ha desarrollado herramientas tecnológicas para identificar y anotar elementos genéticos transponibles, es decir, regiones del genoma que son duplicadas y se insertan en otros lugares del genoma. Estas técnicas se han empleado en otros proyectos de secuenciación de genoma de plantas como arroz, maíz, cacao y algas. 

Chaparro visitó recientemente el Instituto Antártico Chileno (INACH) en el marco de una cooperación internacional del proyecto del Dr. Rodolfo Rondón, investigador del Departamento Científico del INACH, que estudia el efecto de los nanoplásticos y nanometales en la expresión de genes y en la fisiología de la almeja antártica Laternula elliptica y donde coopera el Dr. Chaparro (Proyecto Fondecyt de Iniciación 11190802). 

La finalidad de esta visita era colaborar en técnicas de análisis de datos que no habían sido trabajadas hasta ahora, además de gestionar el servidor que se adquirió con fines de investigación. Asimismo, aprovecharon para hablar de futuras colaboraciones y llamados a fondos concursables nacionales e internacionales. 

Rondón explica que el Dr. Chaparro “está impartiendo cursos de análisis que nosotros todavía no hemos comenzado a trabajar aún. Estos cursos están en el marco de análisis de ensamblaje de genomas de organismos con núcleos (eucariotas), el análisis de accesibilidad de la cromatina de los cromosomas que se descompactan o compactan, permitiendo o no la expresión de los genes.

Adicionalmente, nos está ayudando con el servidor dedicado a los análisis bioinformáticos en nuestro laboratorio. Con Cristian instalamos y pusimos a punto la plataforma Galaxy que nos permite hacer análisis que anteriormente teníamos que hacer en cooperación con otras universidades en Francia. Entonces, con nuestro servidor ahora podemos realizar análisis de forma más rápida e independiente”.

El servidor es como un computador con una gran capacidad de cálculo, con memoria y almacenamiento para realizar varios trabajos en paralelo.

“Consume mucha memoria y lo que normalmente podría hacer un computador en ocho meses, acá se logra en una semana. Entonces vamos a poder trabajar con el servidor del Instituto en vez de utilizar servidores públicos de otras universidades para el análisis de secuenciamiento masivo que producen de 40 a 80 millones de lecturas por cada muestra y todo se procesa en este tipo de programas”, enfatiza el investigador del INACH. 

En el proyecto que lidera Rondón están analizando muestras de branquias y glándulas digestivas de la almeja antártica luego de la exposición a nanopartículas plásticas y metálicas, realizando análisis desde lo más molecular, como lo es la expresión de genes, hasta el consumo de oxígeno, siendo este análisis macrofisiológico.

También se han analizado los daños en proteínas y lípidos por el efecto de radicales libres, como consecuencia a la exposición a las nanopartículas. 

Se extrae el ARN (ácido ribonucleico) en el laboratorio y luego se envían a secuenciar las muestras de control a las que no se le aplica ningún tipo de estrés y otras muestras a las que sí se les aplican nanoplásticos y nanometales contaminantes, y la combinación de ambos.

“Tenemos estos cuatro tratamientos, condiciones donde se ve qué genes se expresan, se sobreexpresan y se subexpresan en las almejas que se están sometiendo al estrés. Esto se realiza comparando esta gran cantidad de datos, de pequeñas secuencias de ARN, que se ensamblan y después se cuantifican.

Así se puede ver qué genes se están sobreexpresando a causa de un contaminante o cuáles se dejan de expresar. Y de ahí nosotros vemos cuál es la función de estos genes y ponemos a prueba nuestras hipótesis”, menciona el científico de INACH.

Por otro lado, “la idea a largo plazo es desarrollar una especie de modelo para hacer no solo este análisis, sino otros que involucren estudios genómicos y epigenéticos”, destaca Rondón. 

Chaparro concuerda que es importante que se puedan aprovechar estas técnicas, ampliar los conocimientos que se tienen y obtener más experiencia en diferentes etapas de crecimiento de estos organismos antárticos.

“La idea es tener un modelo que se pueda utilizar para responder a diferentes interrogantes como, por ejemplo, el impacto de las temperaturas o el efecto de los contaminantes. Esto idealmente para poder analizarlo en las mismas condiciones, acumular conocimiento y utilizar todo este conocimiento adquirido para el análisis.

Esto es una parte de la bioinformática que es llamada biología integrativa que consiste en integrar los datos de diferentes fuentes y de diferentes técnicas para responder a una pregunta biológica”, finaliza el bioinformático de la Universidad de Perpignan. 

El INACH es un organismo técnico del Ministerio de Relaciones Exteriores con plena autonomía en todo lo relacionado con asuntos antárticos de carácter científico, tecnológico y de difusión.

El INACH cumple con la Política Antártica Nacional incentivando el desarrollo de la investigación de excelencia, participando efectivamente en el Sistema del Tratado Antártico y foros relacionados, fortaleciendo a Magallanes como puerta de entrada al Continente Blanco y realizando acciones de divulgación del conocimiento antártico en la ciudadanía.