Nuestro planeta tiene un vasto tapiz viviente de células, y cada una tiene unas funciones especializadas y una historia evolutiva única que todavía no conocemos. Ya en el colegio nos cuentan algunas cosas sobre estas pequeñajas; y la más importante es que las células son la unidad fundamental de la vida. Son su forma más básica, los ladrillos con los que estamos construidos los organismos.
¿Te imaginas cuántas podemos tener cada uno? Un humano promedio, por ejemplo, aproximadamente 37 billones; y esta cifra no tiene ni punto de comparación con la de una ballena azul. Comprender la biodiversidad de todas las células no es una tarea sencilla y aun así, es el objetivo que se ha propuesto el Atlas Celular de la Biodiversidad.
En mayo del pasado año, científicos de todo el mundo se reunieron en Barcelona, para sentar las bases de este proyecto, liderado por Arnau Sebé-Pedrós, investigador ICREA en el Centro de Regulación Genómica (CRG). Buscaban crear un espacio común donde personas que ya se dedican actualmente a la creación de atlas de especies concretas, pudieran compartir sus experiencias; y apareció la idea: Si igualmente vamos a hacer estos estudios, ¿Por qué no ponerlos en común y crear algo más grande?
¿Qué es (o más bien, será) el Atlas Celular de la Biodiversidad?
Un atlas celular (en general) es un mapa que muestra y describe diferentes tipos de células en el cuerpo; una colección organizada de información sobre qué hacen las células.
De la misma forma que un atlas geográfico te muestra detalles sobre lugares, un atlas celular te proporcionará detalles sobre las células y sus funciones; porque aunque cada célula de nuestro cuerpo contiene el mismo ADN, las diferentes células usan diferentes partes de este y por eso, la célula sanguínea no es nerviosa y viceversa.
El Atlas Celular de la Biodiversidad lo que pretende es hacer esto a gran escala: cartografiar, tras estudios célula a célula, la diversidad celular de todos los seres vivos de la Tierra. En su forma final será una gran base de datos; pero esto implica todo un proceso previo.
Arnau Sebé explica que lo primero que necesitamos es tener los genomas (que vienen a ser algo así como nuestros libros de instrucciones) secuenciados, lo cual sirve para descifrar los códigos genéticos. «Pero más allá de las secuencias lineales, nos interesa saber cómo funcionan los genomas. Buscamos identificar cómo se regulan los genes o cómo se codifica la diversidad de tipos celulares, por ejemplo», aclara el investigador.
«Nos interesa saber cómo funcionan Los genomas, más allá de sus secuencias lineales»
Para conseguir esta información, los laboratorios utilizan tecnologías de Single-cell transcriptomics, que permiten medir los genes que se expresan en cada una de las células del organismo (de ahí el célula a célula). «Tenemos estas tecnologías y tenemos también los genomas secuenciados, que han sido una revolución de los últimos años. En este sentido, ¡Es genial!», expresa Sebé. Pero añade: «Sin embargo, también tenemos una serie de problemáticas que no son triviales».
¿Cómo lo vais a hacer con un cangrejo?
Arnau Sebé conversaba sobre el proyecto con otro investigador, cuando esté le preguntó: «Pero, y con un cangrejo, ¿cómo lo vais a hacer? ¿Cómo coges un cangrejo y disocias sus células para estudiarlas?». No es cuestión de meter a los organismos en licuadoras; para empezar, se necesitan vivos. Y la intención tampoco es mantener una ballena azul metida en un laboratorio.
Disociar las células para crear suspensiones es uno de los principales desafíos: no existe una solución universal. Cada especie tendrá requisitos específicos para la recolección de muestras, preservación, procesamiento y análisis de datos. Usar un método puede destruir el ARN en células de otra especie y viceversa, lo que lleva a la creación de mapas inexactos. Otro desafío es que la naturaleza de los datos recopilados de una especie significa que no es posible comparar con los atlas celulares de otra.
«Son cosas aburridas, pero nos permitirán crear, si no un protocolo universal, sí una especie de árbol de decisión»
Por eso, la Fase 0 del Atlas (la que está financiada actualmente) se centra en probar y comparar metodologías para abordar esta primera parte del proceso. «Son cosas aburridas, pero nos permitirán crear, si no un protocolo universal, sí una especie de árbol de decisión«, plantea el investigador. En síntesis, este sería un esquema que permitiría a los científicos saber qué cuál es el método más rápido y más barato (llamémosle A) y les posibilitaría también conocer cuál es la alternativa más lógica a probar si la primera opción no funciona o si directamente no es factible aplicarla.
El estudio de metodologías se realizará en unos diez o doce organismos distintos entre sí, e incluye algas, plantas y animales. La tarea será realizada, además de por Sebé, por otros científicos de universidades de Oxford, Chicago y Heidelberg: Tom Richards, Heather Marlow, Jordi Solana y Lauren Saunders. Este equipo lo completa la bioinformática Irene Papatheodorou, del EBI/Instituto Earlham, quien abordará el otro gran desafío del proyecto: la creación de patrones estandarizados para los datos que se obtengan, así como su almacenamiento.
«Mi visión del proyecto es que primero, necesitamos hacer esto tan ingrato de probar metodologías, para después hacer proyectos pilotos a media escala; tirarlo al público, como un anzuelo, y que el resto de científicos empiece a morder. Estimular la formación de una comunidad donde se hable de los métodos y no solo de los resultados», defiende Sebé.
Posteriormente, en la Fase 1 se empezará a generar los datos para centenares de especies. El investigador presenta que, a partir de aquí, se espera que el proceso se acelere: «Una vez tienes la suspensión resuelta, que es la parte complicada, puedes tener el atlas hecho en una semana». Estos datos podrán descargarse crudos (sin procesar), o usarse de forma interactiva para realizar comparaciones.
La receta del descubrimiento
La creación de un Atlas Celular de la Biodiversidad tendría aplicaciones en distintos campos, como el industrial o el farmacéutico. Pero además, permitiría diseñar sistemas biológicos sintéticos y comprender el origen y la evolución de cada forma de vida. Pero más allá de estas motivaciones prácticas, el investigador confiesa que cuando realiza un atlas, su verdadero estímulo es saber que está mirando allá donde nadie ha visto antes.
«Siempre descubres algo; y aunque tengas intuiciones previas, debes estar dispuesto a encontrar cosas que no esperabas», explica. Sebé creó, recientemente, los primeros atlas celulares para los placozoos (unos animales muy sencillos, con forma de tortilla aplastada) y descubrió en ellos células similares a las neuronas; y todo apunta a que las nuestras evolucionaron a partir de las suyas.
«Siempre descubres algo; y aunque tengas intuiciones previas, debes estar dispuesto a encontrar cosas que no esperabas»
La disciplina encargada de realizar estas investigaciones es la Biología comparada, y para estudiar un proceso o una célula, se emplean distintas especies, que pueden ser cinco, diez o a lo sumo, veinte. «El Atlas Celular de la Biodiversidad plantea que en cuestión de diez años podríamos mirar miles y miles de especies a la vez, de forma análoga a lo que hacemos actualmente con los genomas», se emociona Sebé.
La conclusión del investigador es que aunque ya se han logrado descubrimientos muy importantes en la arquitectura celular de la vida, estos han sido principalmente resultado de esfuerzos individuales y que unificar estos esfuerzos, podría amplificar el valor de su trabajo y abrir la puerta a un nivel de comprensión de la diversidad y la evolución de la vida sin precedentes.
