Un equipo internacional de científicos ha secuenciado por primera vez el genoma de un crustáceo, Daphnia pulex, también llamado “pulga de agua”, por su tamaño casi microscópico. Según el estudio, que se publica ahora en Science y que coincide con el décimo aniversario de la secuenciación del genoma humano, se trata del animal con mayor número de genes, unos 31.000. El ser humano cuenta con 23.000 genes.
“El elevado número de genes de Daphnia pulex se debe a que se multiplican creando copias a un ritmo mayor que el resto de las especies. Estimamos una tasa que es tres veces más alta que la de los invertebrados, y un 30% más alta que la de los humanos”, explica John Colbourne, líder del proyecto y director del Centro de Genómica y Bioinformática (CGB por sus siglas en inglés) de la Universidad Bloomington de Indiana (EE UU).
Según el proyecto Daphnia Genomics Consortium, que ha contado con la colaboración de 450 investigadores, el genoma de Daphnia no es “corriente”. Los investigadores descubrieron que las fracciones de genes con funciones desconocidas en el genoma (algo común en las especies con código genéticos muy estudiados) tienen en realidad funciones “importantes” desde el punto de vista ecológico.
“Más de la tercera parte de los genes de Daphnia no están documentados en ningún otro organismo; en otras palabras, son completamente nuevos para la ciencia”, afirma Don Gilbert, coautor del estudio que se publica en Science y científico en el departamento de Biología de la Universidad de Bloomington (EE UU).
Para el equipo de investigación, las grandes fracciones del crustáceo milimétrico podrían haber evolucionado para hacer frente a retos medioambientales. Daphnia surge por tanto como un organismo modelo para un nuevo campo de la ciencia, la genómica ambiental, cuyo objetivo es comprender cómo interactúan entorno y genes, y evaluar los riesgos con datos más realistas.
Un modelo para evaluar los riesgos medioambientales
“El estudio de las respuestas de los animales al estrés a través del genoma tiene importantes repercusiones en la evaluación de los riesgos ambientales para los humanos”, afirma James E. Klaunig, profesor y presidente del departamento de Salud Ambiental de la Escuela de Salud, Educación Física y Recreo de la Universidad de Bloomington.
Para Klaunig, “el sistema de Daphnia es un sensor acuático de alto nivel, una posible versión moderna y de alta tecnología de los canarios que se llevaban a los pozos mineros. “Al conocer su genoma y utilizar tanto muestras de campo como estudios de laboratorio, se pueden dilucidar los posibles efectos de los agentes ambientales en los procesos celulares y moleculares y vincularlos a procesos similares en los humanos”.
Los resultados del estudio demuestran que los patrones de expresión de los genes de Daphnia cambian en función de su entorno, y los patrones indican en qué estado están sus células. Una pulga de agua que flota en un agua con contaminantes químicos expresará su genoma ajustando al alza o a la baja un conjunto de genes, de forma diferente a sus hermanas clónicas habituadas a agua sin ese contaminante.
Sin embargo, se desconocen los efectos en la salud de la mayoría de los compuestos producidos de forma industrial en concentraciones en el entorno. Los científicos señalan que los procedimientos de prueba actuales son muy lentos, costosos e incapaces de indicar las causas de sus efectos en los animales, entre los que se incluye el ser humano. Una de las aplicaciones del estudio del crustáceo es medir las condiciones del suministro de agua.
“Hasta ahora, se ha utilizado Daphnia principalmente como una especie centinela para supervisar la integridad de los ecosistemas acuáticos”, explica Joseph Shaw, coautor y biólogo de la Escuela de Asuntos Públicos y Ambientales de la universidad estadounidense.
“Pero con tantos genes compartidos entre Daphnia y los seres humanos, ahora también aplicaremos Daphnia como un modelo sustituto para tratar problemas relacionados directamente con la salud humana. Esto nos pone en condiciones de comenzar a integrar los estudios de calidad ambiental con la investigación de enfermedades humanas”, añade.
Los científicos han estudiado a Daphnia durante siglos por su importancia en las redes tróficas acuáticas y sus respuestas de transformación ante las exigencias ambientales. Los depredadores indican a algunos animales que deben producir espinas dorsales exageradas, dientes en el cuello o cascos para autodefenderse. Daphnia, que toma el nombre de una ninfa virgen de la mitología griega, prolifera en ausencia de machos, gracias a la reproducción clonal.
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