El genoma dels estanys pirinencs

El 19 de març de 2009 va salpar des del port de San Diego (Califòrnia) la segona d’una sèrie d’expedicions científiques qualificades d’entre les més ambicioses que havia realitzat la humanitat d’ençà l’època dels grans descobriments naturalistes. L’expedició, dirigida per un dels investigadors més carismàtics, mediàtics i visionaris dels nostres dies, el Dr. Craig Venter, buscava completar la volta al món recollint el material genètic present en la superfície del mar, és a dir, el genoma de tot un ecosistema entès com un immens superorganisme amb funcionament coordinat. La magnitud de l’empresa havia estat comparada a la que va realitzar el 1831 Charles Darwin a bord del Beagle però pocs dubtaven de la capacitat de Venter. Entre alguns dels seus èxits es comptaven ser un dels pares del genoma humà i sacsejar recentment la comunitat internacional amb l’anunci de la creació de vida trasplantada sintètica en el laboratori. Després de descobrir el codi genètic amb les instruccions per fabricar un ésser humà contingut en l’ADN, el científic nord-americà s’havia proposat seqüenciar el mar. Però no només seqüenciar el mar estava entre els objectius de l’equip del Dr. Venter. Accedir al material genètic contingut en ambients excepcionals que allotgessin formes de vida peculiars i poc conegudes també estava entre els seus interessos. Entre aquests ambients excepcionals es trobaven els estanys freds d’alta muntanya on la vida s’ha adaptat a viure en condicions de fred intens permanent. Entre aquests estanys es va escollir el Lac Redon per ser el primer en desvetllar el seu genoma per la llarga tradició d’estudi que ha tingut aquest petit ecosistema per part d’investigadors de la Universitat de Barcelona i del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) al llarg dels últims 25 anys.

Formes de vida microscòpiques presents en les aigües del Lac Redon. Es tracta de bacteris que de manera natural poblen aquestes aigües amb morfologies molt simples i una mida mil vegades més petita que un mil·límetre però que exerceixen funcions vitals imprescindibles per al manteniment de la salut de l’ecosistema.

Precisament aquestes formes de vida microscòpica que porten milers de milions d’anys presents a la Terra i que han desenvolupat estratègies per sobreviure a base de molècules més resistents i eficients i mecanismes de reparació de les lesions en les cèl·lules més sofisticats són les que han despertat l’interès d’aquest científic visionari en col·laboració amb investigadors del Centre d’Estudis Avançats de Blanes.

Instal·lacions del Centre de Recerca d’Alta Muntanya (CRAM, Universitat de Barcelona, boca sud del Túnel de Vielha) d’on va partir el 14 de maig de 2010 l’expedició per desvetllar el genoma del Lac Redon després d’una intensa nevada. A primera vista i amb ulls de profà, els estanys dels Pirineus contenen aigües fredes i transparents, amb pocs nutrients i escasses formes de vida aquàtica adaptada. Bàsicament alguns insectes, crustacis i peixos. No obstant això, quan ens endinsem en el món microscòpic, observem que les formes de vida més petites que una centèsima o mil·lèsima de mil·límetre poblen abundantment aquestes aigües. Podem trobar més de mil milions d’individus en un litre d’aigua i són formes de vida adaptades a unes condicions vitals extremes d’escassetat d’aliment, temperatures properes als 0 graus, radiació ultraviolada perniciosa i molt poca disponibilitat de sals minerals, que han desenvolupat estratègies vitals per superar aquestes dificultats.

Camí d’ascensió al Lac Redon en un fred i desagradable matí

genoma

el genoma dels estanys pirinencs

De fet el “superorganisme” Lac Redon és com una immensa factoria que inspira CO 2 de l’atmosfera i el fixa en estructures vives gràcies a l’energia del sol durant el dia i l’exhala en arribar la nit com un llarg sospir. Aquest superorganisme està format per un nombre extremadament gran de petites unitats de treball especialitzada cadascuna d’elles en una tasca i que en conjunt fan funcionar aquesta factoria. Aquestes petites unitats són les poblacions de microorganismes que constitueixen el plàncton i sostenen la vida a l’estany. Amb una petita culleradeta de cafè es recollirien de l’ordre d’entre 100.000 i 1 milió d’individus.

Milers de milions de microorganismes del Lac Redon recollits sobre una membrana. En el seu interior contenen el genoma de l’estany.

Investigadors capturant microorganismes sobre la superfície gelada de l’estany.

Gairebé un centenar de litres d’aigua es recolliren de la superfície gelada de l’estany. Els investigadors van recollir prop d’un centenar de litres d’aigua de l’estany i després d’uns processos de filtració a pressió en el laboratori sobre unes membranes de mida de porus inferior a la mil·lèsima de mil·límetre, es concentrà prop de 100.000 milions de microorganismes. La suma del material genètic de totes aquestes unitats constitueixen el genoma del Lac Redon. Aquestes membranes es van sotmetre a ultracongelació per al seu trasllat al laboratori de Blanes i d’allà van volar al laboratori del Dr. Venter a San Diego on esperen per a ser processades.

Investigadors del Centre d’Estudis Avançats de Blanes i del Craig Venter Institute de Sant Diego treballant a les instal·lacions del CRAM.

Després de desxifrar el codi genètic d’aquestes mostres al laboratori nord-americà (milions de fragments d’ADN) els investigadors de Blanes es desplaçaran a San Diego per estar presents en el moment en què vegi la llum la composició del genoma de l’estany. La informació es treballarà conjuntament mitjançant potents eines informàtiques i de computació i serà periòdicament posada al servei de la

comunitat científica internacional per estimular la investigació sobre l’ecologia i l’evolució dels éssers vius més diminuts. Aquest petit estany dels Pirineus passarà a la història com la petita Galápagos dels ecòlegs microbians.