Secuencia de Atta cephalotes y su importancia en la investigaciòn

 

 

Como se ha mencionado en otros incisos las zompopas (Atta cephalotes), son una especie de interés debido al impacto que tienen en la agricultura del Neotrópico, donde se encuentra Costa Rica. Asimismo, sus efectos no solamente se limitan a afectar al agro sino también la formación de sus nidos subterráneos pueden comprometer a estructuras consideradas como patrimonio histórico, como es el ejemplo del Monumento Nacional Guayabo. Estos efectos han sido parte de la justificación para secuenciar el genoma de A. cephalotes.

El proceso de secuenciación fue llevado a cabo por un consorcio multidisciplinario de colaboradores de diversas universidades de los Estados Unidos. Para realizar esta tarea, se basaron en 3 muestras de insectos adultos machos colectadas en Panamá. A los individuos en primera instancia se les realizó una extracción de ácidos nucleicos, con el fin de aislar el material genético de las hormigas.

El interés en obtener del material genético radica en poder aislar en estado purificado el ADN de los individuos. Es en el ADN donde toda la información necesaria para la vida de un organismo se encuentra almacenada y codificada. Una vez que el ADN de las muestras esta purificado, lo siguiente a realizar fue el proceso de secuenciación mediante la metodología de pirosecuenciación (Figura 1).

Figura 1. Diagrama de procesos simplificado del método de pirosecuenciación. (a) El material genómico es aislado, fragmentado y ligado a adaptadores. (b) Los fragmentos se unen con abalorios bajo condiciones que permiten que se una un fragmento por abalorio. Esta unión abalorio-fragmento se aísla en compartimientos que contienen la mezcla para realizar la amplificación del fragmento. Al finalizar este proceso cada compartimiento tiene 10 millones de copias del fragmento de ADN. (c) La emulsión entonces es separada el ADN y se llevan los abalorios se depositan en una placa de fibra óptica. (d) A los abalorios que se encuentran en la placa de fibra óptica se les agrega abalorios más pequeños que contienen los reactivos necesarios para el proceso de secuenciación. (e) Imagen de microscopía electrónica de la placa de fibra óptica. (f) Descripción del instrumento de pirosecuenciación de 454, existe un ensamblaje de fluidos con los nucleótidos para secuenciar (i), una celda de flujo que contiene la placa de fibra óptica (ii), y un ensamblador de imágenes y una computadora (iii). Fuente: Nature Biotechnology.

 

La idea detrás de secuenciación es poder descifrar como está compuesto el ADN del organismo. Una analogía interesante se podría hacer con un libro. El organismo sería la portada y el título, pero para saber que hay dentro del mismo se debe secuenciar, es decir sería similar a catalogar y ordenar las letras que conforman todo el texto.

Sin embargo para poder comprender un libro, al igual que el ADN de un organismo, es necesario saber que palabras son conformadas por cada letra en cada capítulo. Este paso se lleva a cabo mediante un proceso denominado anotación. El genoma de Atta cepahlotes fue anotado mediante una línea de procesos bioinformáticos (campo novedoso que fusiona las ciencias de la computación con los conocimientos de biología), y depurado por medio del uso de secuencias conocidas de organismos biológicamente relacionados.

Pero la pregunta clave es: ¿cuál es la importancia de obtener y comprender el genoma de las zompopas? Las respuestas son varias, sin embargo vamos a enfocarnos en un tema de interés central. Al inicio del texto se mencionó el impacto que tienen las zompopas en los agro-sistemas del Neotrópico. Tradicionalmente el control de plagas se basa en el uso de compuestos químicos los cuales tienen niveles de toxicidad muy elevados, además de acumularse en el entorno (mantos acuíferos, suelos) por lo que son un peligro para la salud ambiental y humana. Además, los insectos presentan una característica muy interesante, son capaces de generar resistencia a estos compuestos con gran velocidad. Debido a esto es que se han buscado soluciones basadas en el silenciamiento de la expresión de los genes.

Esta línea de investigación se basa en la búsqueda de ARN complementarias a los transcritos del gen, las cuales luego de una serie de procesos enzimáticos se convierten en secuencias cortas que se van a unir al ARN mensajero sintetizado por el gen proveniente de Atta cephalotes y van a afectar su expresión, mas no la elimina. Este tipo de estrategia es novedosa, y para poder identificar genes candidatos a silenciar. Para llegar a este punto entonces se debe secuenciar y anotar el genoma de la zompopa. De aquí se comprende entonces el papel que tiene la secuenciación del genoma, proceso el cual cumple entre sus funciones la de permitir comprender a A. cepahlotes no solamente en el plano biológico sino también en el genético, y con esto se nos abren oportunidades para poder aprender más acerca de este interesante organismo y poder generar una nueva línea de investigación aplicada que busque usar el conocimiento del organismo para llevar a cabo un manejo integrado de plagas balanceada y sostenible con el ambiente y el organismo.