Reconstruyamos el árbol de la vida

Cuando Charles Darwin publicó hace 150 años El origen de las especies incluyó un árbol de la vida que describía el proceso evolutivo a partir de un ancestro común. Ahora, más que un árbol, los biólogos evolutivos ven una red de nodos para comprender cómo y cuándo ocurrieron las transformaciones de los genomas y las relaciones filogenéticas entre los organismos. David Posada (Vigo, 1971) desarrolla un proyecto que trata de entender la historia de la vida desde una perspectiva más global e integradora.

Adeline Marcos - SINC | España “Darwin dijo una vez que llegaría un día en el que se conocería el árbol de la vida. Era su sueño. Fue él quien propuso el mecanismo que hoy sigue vigente para explicar la evolución biológica: la selección natural”, cuenta ilusionado David Posada, en la sala de juntas de la Facultad de Biología de Universidad de Vigo. Si Darwin se interesó por el mecanismo de adaptación ecológica, a Posada le mueve más el proceso de evolución a nivel molecular. “Por primera vez se establecerá de forma fiable, con datos y herramientas sofisticadas, cómo cambian los genomas y cómo se ganan y pierden genes”.

Conocer el llamado ‘árbol de la vida’ implica analizar miles de genomas completos de organismos, desde bacterias hasta grandes mamíferos. El procesamiento de esos datos no sería posible sin un ordenador de gran potencia. El verdadero laboratorio de Posada es un cluster de computación de altas prestaciones que le permitirá trabajar con mayor rapidez, sofisticación y realismo.

Pero para abordar la historia de la vida es necesario el desarrollo de un modelo de matemática estadística que explique las transformaciones de los genomas que, según el científico, llevará al equipo de investigación cerca de dos años. En 2019, la secuenciación de genomas será “trivial”. Ya que los datos se acumularán de forma exponencial, los cálculos deben ser muy rápidos.

En los próximos cinco años, fecha límite para la finalización de esta investigación que dirige Posada, el investigador y su equipo de seis personas simularán millones de datos a partir de genomas secuenciados, siempre desde una perspectiva biológica sobre el origen y diversificación de la vida. “Lo que yo propongo no es nada cualitativamente nuevo, Darwin fue uno de los primeros en dibujar un árbol y sabemos que ese árbol de la vida es único y, por supuesto, existe”, apunta Posada.

La pregunta que se hace ahora y que es objeto de un proyecto del Programa IDEAS financiado con un millón de euros por el Consejo Europeo de Investigación (ERC, por sus siglas en inglés) no es novedosa pero “el abordaje” sí. Hasta ahora, la visión genómica y la evolutiva no se han entendido demasiado bien. El científico espera ahora contribuir a que esto cambie.

Posada propone una serie de métodos con diferentes aplicaciones para entender cómo se ha producido la evolución, qué grupos de animales, plantas, o bacterias surgieron antes, quien apareció después, quién es pariente de quién, etc. Aunque ya existen propuestas sobre el árbol de la vida, el investigador pretende “refinar” y resolver cuestiones básicas como saber cuál es el animal más antiguo. “Esto es clave para entender cómo los organismos y los planes corporales básicos (simetrías) surgieron y cuándo lo hicieron”.

Como biólogo, le quedan muchas dudas por resolver sobre la evolución de la vida. “Gracias a este proyecto me gustaría entender cómo es el proceso molecular de cambio de los genes y cómo varía este proceso en distintas partes del genoma, así como su relación con diferentes aspectos funcionales y comparativos”, sintetiza Posada.

De forma metafórica, el investigador está interesado en el desarrollo de algoritmos “para pintar el genoma de colores: ¿cuántos tipos de pintura necesitamos desde el punto de vista de la evolución molecular?”. Aunque el estudio del árbol de la vida es un objetivo principal del proyecto, “podría ramificarse en otras muchas ideas y preguntas nuevas sobre desarrollo y función”.

De la ciencia básica a la aplicada

Los resultados de esta investigación podrán tener distintas aplicaciones en biomedicina. Aunque, David Posada no lo duda, “la cuestión filosófica es central porque debemos entender de dónde venimos”.

El biólogo se muestra escéptico en relación al interés de la sociedad española por la ciencia, aunque a ésta le afectarán con certeza las aplicaciones biomédicas o la conservación de especies. La diversificación de la vida es, en definitiva, ciencia básica, pero “la gente podrá tener un conocimiento detallado de cómo se ha desarrollado la vida a lo largo de la historia de nuestro planeta”.

“En el árbol de la vida hay tres ramas fundamentales que conducen a los organismos eucariotas (como los seres humanos, las plantas o los animales), a las bacterias, y a las arqueas (otro tipo de bacterias muy diferentes)”, detalla el científico gallego. Aunque el equipo de biólogos va a intentar analizarlo todo, se centrará en la parte eucariota del árbol.

Gracias a este trabajo se obtendrá el marco en el que contrastar los genomas que se vayan completando. “Alguien refinará ciertas partes del árbol, pero a mí me interesan más los grandes patrones”, destaca Posada. El investigador no será quien llame la atención del público sobre estas cuestiones, sino otros científicos que las harán más transcendentes. “Los resultados de mi proyecto están más dirigidas a otros científicos que a la sociedad”, asevera.

Otra de las aplicaciones del proyecto es la datación molecular, aunque el biólogo no lo ha planteado dentro de esta investigación. “Hoy existen métodos matemáticos muy sofisticados; sin duda, alguien (o nosotros mismos) podrá coger ese árbol e intentar datar los genomas”, añade.

“Dime cómo evolucionas y te diré como funcionas”

Al estudiar a la vez los genomas y la evolución sale a la luz otra cuestión que concierne al científico: la función de los genes, que puede resumirse con “dime cómo evolucionas y a lo mejor te digo como funcionas”.

Aunque este aspecto tampoco formará parte del proyecto europeo, para Posada tiene un sentido a gran escala porque “la evolución es la historia de la adaptación”. El interés radica en si la relación entre evolución y adaptación se produce a nivel molecular. “El objetivo sería predecir la función a partir de la evolución”, ya que al constatar los grandes patrones del árbol de la vida, se detectarán los genes que salen de la norma.

Dentro de 18 meses, David Posada, seleccionado entre las 10.000 aplicaciones que recibió el ERC, presentará los primeros informes científicos que responderán, en primer lugar, a la implementación del modelo matemático. Desde la Universidad de Vigo, que ha acogido con entusiasmo este trabajo, Posada ya está tratando de responder junto a su equipo formado por científicos internacionales a ésta y otras cuestiones biológicas por medio de la bioinformática.

Sus conclusiones podrían servir para corroborar algunas hipótesis. Pero para eso tendremos que esperar un tiempo. El investigador nos despide en la Universidad de Vigo con una sugerente frase: “La Ciencia se hace así, uno va construyendo y otros van confirmando”.

 

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