Index
Back

Un dels afanys de l'ecòleg és identificar els organismes que viuen a la natura. Així, passegem pel bosc i ens maravellem per un roure majestuós, per l'alzina que separa aquell marge, o pel faig que comença a groguejar. En capbussar-nos al mar veiem les praderes de Posidonia, els peixos que juguen entre les seves fulles i els pops que s'amaguen al seu cau. Sense adonar-nos-en, utilitzem trets morfològics per a identificar els éssers vius, i diferenciem fàcilment un roure d'un faig, i no confondríem un pop amb un cranc. Tanmateix hi ha vegades que organismes que sabem d'espècies diferents s';assemblen molt i no els podem identificar. En aquests cassos fem servir les tècniques moleculars, que utilitzen la informació continguda en el DNA formant el material genètic: conjunt de gens que codifiquen per a cada una de les estructures i funcions de l'organisme. El mateix gen en diferents espècies tindrà una seqüència semblant, però no idèntica, i el grau de semblança serà doncs el criteri de classificació. Escollint un gen molt conservat, com el que codifica el RNA de la subunitat petita del ribosoma (SSU rRNA), podrem comparar tots els éssers vius (Fig. 1).

Fig. 1. Classificació de tots els éssers vius mitjançant la comparació de les seqüències del gen que codifica el RNA de la subunitat petita del ribosoma (SSU rRNA). Els organismes procarionts, sense nucli, se separen en els Dominis Bacteria i Archaea, mentre que tots els eucarionts s'agrupen en el tercer Domini.

El gen SSU rRNA és el més utilitzat en ecologia microbiana, en què sovint no sabem quines espècies hi ha, tot i que sospitem que la diversitat pot ser molt gran. Aplicarem diferents tècniques segons la pregunta que es vulgui respondre (Fig. 2).

Fig. 2. Sumari de les diferents tècniques moleculars més utilitzades en ecologia microbiana. Les tècniques s'apliquen a diferents nivells del procés i ofereixen informació complementària.

Una de les primeres aproximacions ha estat la d'aillar el DNA de la mostra natural, multiplicar el nombre de còpies dels gens SSU rRNA mitjançant la tècnica PCR (Polymerase Chain Reaction), clonar i seqüenciar els gens amplificats, i comparar-los amb els que es troben a les bases de dades. D'aquesta manera, s'ha vist que els bacteris marins, que s'assemblen moltíssim vistos per microscopia d'epifluorescència (Fig. 3), amaguen de fet una enorme diversitat d'espècies (Fig. 4).

Fig. 3. Fotografia de bacteris marins obtinguda per microscopia d'epifluorescència. Les mides típiques és de 0.8 µm.

 

Fig. 4. Arbre filogenètic que situa les seqüències de rRNA SSU de bacteris marins (anomenats SAR) en comparació amb les de bacteris cultivats.

En altres cassos no ens interessa tant saber quina és la composició de la comunitat, sinó si aquesta canvia durant un experiment o en gradients temporals i espaials al mar. Aleshores s'utilitzen tècniques de "fingerprinting" com la DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) que resulta en un patró de bandes característic de cada comunitat que ens permet comparar-les. Així, s'ha vist que el factor més important en deteminar la composició de bacteris marins és la fondària de la columna d'aigua (Fig. 5).

Fig. 5. Imatge d'un gel de DGGE que compara la composició de bacteris de mostres preses a diferents fondàries en una estació mostrejada durant una campanya a l'Antàrtida. S'hi veu ben clarament dues comunitats diferenciades, de 25 a 100 m, i de 250 a 3000 m.

L'aplicació de tècniques moleculars en ecologia marina no és una exclusiva dels microbiòlegs. Per a organismes més grans normalment no s'utilitza un gen tant conservat com el SSU rRNA, ja que una observació directa ja ens diu a quin grup pertanyen, sinó un gen molt més variable que ens dóna molta resolució entre espècies properes. Preguntes com si diferents ous de cargols marins o bé larves de copèpodes pertanyen o no a la mateixa espècie es poden respondre analitzant el gen citocrom b del DNA mitocondrial. També s'ha aplicat aquest gen a estudis de conservació i gestió de fauna marina. Per exemple, fa uns anys es va analitzar la carn que es venia amb el nom genèric de balena en els mercats de peix del Japó, ja que només algunes espècies podien ser caçades i encara no a tot arreu. L'estudi demostrà que s'estava venent carn de balena que s'havia caçat o importat il.legalment. Finalment, hi ha vegades que ens cal una resolució encara més alta, que ens permeti fins i tot diferenciar individus de la mateixa espècie, com quan volem saber si una pradera de Posidonia o una taca d'esponges provenen o no del mateix individu. En aquests cassos s'utilitzen regions hipervariables del genoma (microsatèl.lits) que poden ser exclusives de cada individu.

L'ús de tècniques moleculars ha obert noves possibilitats en ecologia microbiana, ja que permet per primer cop identificar quins són els microorganismes que viuen en un ambient, o si hi ha canvis temporals o espaials en la seva composició. Però aquestes tècniques no estan restringides a microorganismes, sinó que permeten respondre moltes altres preguntes en organismes més grans, fins a esdevenir avui dia una eina molt important en qualsevol laboratori de biologia marina.