Los científicos han descubierto múltiples microorganismos marinos que pueden usarse para desarrollar nuevos antibióticos y descomponer plásticos

En los últimos 20 años, los científicos han aumentado significativamente la cantidad de genomas microbianos recolectados del océano, lo que puede ayudar a abordar desafíos importantes como la escasez de antibióticos, las soluciones plásticas contra la contaminación y la edición del genoma. Sin embargo, siempre ha sido difícil aplicar la información del genoma microbiano a la biotecnología y la medicina.

En un nuevo estudio publicado en Nature titulado "Diversidad microbiana marina global y su potencial en bioprospección", dirigido por el Centro de Investigación Genómica BGI en China, en colaboración con la Universidad de Shandong, la Universidad de Xiamen, la Universidad Oceánica de China, la Universidad de Copenhague en Dinamarca, y la Universidad de East Anglia en el Reino Unido, los investigadores analizaron los genomas de casi 43.200 microorganismos (bacterias, arqueas) de muestras marinas y descubrieron una amplia diversidad en 138 poblaciones diferentes. Proporcionan nuevos conocimientos sobre cómo evoluciona el tamaño del genoma, como por ejemplo cómo los microorganismos marinos equilibran el sistema CRISPR Cas (parte de su defensa inmune) con genes de resistencia a los antibióticos. Muchos de estos genes son activados por antibióticos para ayudar a los microorganismos a sobrevivir.

El sistema CRISPR Cas y los genes de resistencia a los antibióticos también forman parte del sistema inmunológico bacteriano. Utilizando métodos informáticos, el equipo de investigación descubrió un nuevo sistema CRISPR-Cas9 y 10 péptidos antimicrobianos, que son otro componente importante del sistema inmunológico de diferentes organismos.

Los antibióticos, incluidos los antibióticos, los medicamentos antivirales, los medicamentos antimicóticos y los medicamentos antiparasitarios, son medicamentos que se utilizan para prevenir y tratar infecciones en humanos, animales y plantas. Según la Organización Mundial de la Salud, la creciente prevalencia de resistencia a los medicamentos provocada por el uso excesivo de ciertos fármacos supone una amenaza para la prevención y el tratamiento eficaces de un número cada vez mayor de infecciones, por lo que es necesario buscar nuevos tipos.

El equipo de investigación también descubrió tres enzimas que pueden descomponer un plástico común que contamina el océano: el tereftalato de polietileno (PET), que es otro importante problema ambiental y de salud. Los experimentos de laboratorio han confirmado los resultados de la investigación de la metagenómica marina, lo que indica su posible viabilidad.

Thomas Mock, profesor de Microbiología Marina en la Facultad de Ciencias Ambientales de la Universidad de East Anglia, afirmó que "este trabajo lleva el campo de la metagenómica marina a un 'nuevo nivel'. Este estudio destaca cómo la secuenciación metagenómica a gran escala del microbioma marino puede ayudarnos a comprender la diversidad microbiana marina y sus patrones evolutivos, y a encontrar nuevas formas de aplicar este conocimiento a la biotecnología y la medicina.

El océano es el ecosistema más grande e importante de la Tierra, y las interacciones entre los microorganismos marinos y su entorno son la base de procesos como la fijación de carbono y el ciclo de nutrientes a escala global. Estas interacciones contribuyen a la habitabilidad de la Tierra. Factores como la salinidad, los cambios de temperatura, la disponibilidad de luz y las diferencias de presión desde la superficie hasta el fondo marino, desde los polos hasta los trópicos, crean presiones de selección únicas que afectan la adaptación y coevolución de los microorganismos marinos.

A partir de estos conocimientos, los investigadores utilizan la biblioteca de genoma microbiano marino extraída de la metagenómica como recurso clave para la extracción del genoma y la exploración biológica, lo que permite el descubrimiento de nuevas herramientas genéticas y compuestos bioactivos.
Estos datos cubren diversos entornos marinos en todo el mundo, desde regiones polares en regiones polares, desde la superficie del mar hasta las fosas más profundas. Este estudio mejora significativamente la comprensión de las personas sobre el microbioma marino al crear una nueva base de datos disponible públicamente, que incluye aproximadamente 24200 conjuntos de genes a nivel de especie.

Los investigadores afirmaron: "Aunque estudios anteriores han proporcionado información preliminar sobre el papel de los sistemas oceánicos en el mantenimiento de la biodiversidad, este nuevo estudio no sólo se basa en descubrimientos anteriores, sino que también ofrece nuevas oportunidades para la exploración y utilización sostenible del océano. Mediante el uso de la extracción del genoma de la microbiota marina basada en el aprendizaje profundo, combinado con experimentos de laboratorio bioquímicos y biofísicos, el avance de este trabajo demuestra el enorme potencial para abordar desafíos globales como la escasez de antibióticos y la contaminación de los océanos. El estudio enfatiza el papel fundamental de la microbiota marina en la mejora y promoción del bienestar humano.