Divulgacion

Uno de los intereses del ecólogo es identificar los organismos que viven en la naturaleza. Así, paseamos por un bosque y nos maravillamos por un roble majestuoso, por la encina que separa aquel campo o por una haya que empieza a enrojecer. Cuando buceamos en el mar vemos las praderas de Posidonia, los peces que juegan entre sus hojas y los pulpos que se esconden en su guarida. Sin apenas darnos cuenta, utilizamos rasgos morfológicos para identificar a los seres vivos, y diferenciamos fácilmente un roble de una haya y un pulpo de un cangrejo. Sin embargo, a veces los organismos que sabemos de especies diferentes se parecen mucho y no los podemos identificar. En estos casos utilizamos las técnicas moleculares, que se basan en la información contenida en el DNA que forma el material genético: conjunto de genes que codifican pera cada una de las estructuras y funciones del organismo. El mismo gen en diferentes especies tendrá una secuencia parecida, pero no idéntica, y el nivel de similitud será pues el criterio de clasificación. Eligiendo un gen muy conservado, como el que codifica el RNA de la subunidad pequeña del ribosoma (SSU rRNA), podremos comparar todos los seres vivos (Fig. 1).

Fig. 1. Clasificación de todos los seres vivos mediante la comparación de las secuencias del gen que codifica el RNA de la subunidad pequeña del ribosoma (SSU rRNA). Los organismos procariontes, sin núcleo, se separan en los Dominios Bacteria y Archaea, mientras que todos los eucariontes se agrupan en el tercer Dominio.

El gen SSU rRNA es el más utilizado en ecología microbiana, en que a menudo no sabemos qué especies hay, aunque sospechamos que la diversidad puede ser muy alta. Aplicaremos diferentes técnicas según la pregunta que se quiera responder (Fig. 2).

Fig. 2. Sumario de las diferentes técnicas moleculares más utilizadas en ecología microbiana. Las técnicas se aplican a diferentes niveles del proceso y ofrecen información complementaria.

Una de las primeras aproximaciones ha sido el aislar el DNA de la muestra natural, multiplicar el número de copias de los genes SSU rRNA mediante la técnica PCR (Polymerase Chain Reaction), clonar y secuenciar los genes amplificados, y compararlos con los que se encuentran en las bases de datos. De esta manera, se ha visto que las bacterias marinas, que se parecen muchísimo vistas por microscopía de epifluorescencia (Fig. 3), esconden una enorme diversidad de especies (Fig. 4).

Fig. 3. Fotografía de bacterias marinas obtenida por microscopía de epifluorescencia. El tamaño típico es de 0.8 µm.

Fig. 4. Arbol filogenético que sitúa las secuencias de rRNA SSU de bacterias marinas (denominadas SAR) en comparación con las de las bacterias cultivadas.

En otros casos no nos interesa tanto saber cual es la composición de la comunidad, sino si ésta cambia durante un experimento o en gradientes temporales y espaciales en el mar. Para ello se utilizan técnicas de "fingerprinting" como la DGGE (Denaturing Gradient Gel Electrophoresis) que resulta en un patrón de bandas característico de cada comunidad que nos permite compararlas. Así, se ha visto que el factor más importante en determinar la composición de las bacterias marinas es la profundidad de la columna de agua (Fig. 5).

Fig. 5. Imagen de un gel de DGGE que compara la composición de bacterias de muestras tomadas en diferentes profundidades en una estación muestreada durante una campaña en la Antártida. Se ve claramente dos comunidades diferenciadas, de 25 a 100 m, y de 250 a 3000 m.

La aplicación de técnicas moleculares en ecología marina no es una exclusiva de los microbiólogos. Para organismos más grandes normalmente no se utiliza un gen tan conservado como el SSU rRNA, ya que una observación directa ya nos dice a qué grupo pertenecen, sino un gen mucho más variable que nos da mucha resolución entre especies próximas. Preguntas como si diferentes huevos de caracoles marinos o bien larvas de copépodos pertenecen o no a la misma especie se pueden responder analizando el gen citocromo b del DNA mitocondrial. También se ha aplicado este gen a estudios de conservación y gestión de fauna marina. Por ejemplo, hace unos años se analizó la carne que se vendía con el nombre genérico de ballena en los mercados de pescado del Japón, ya que sólo algunas especies podían ser cazadas y no en todas partes. El estudio demostró que se estaba vendiendo carne de ballena que se había cazado o importado ilegalmente. Finalmente, a veces hace falta una resolución más alta, que permita incluso diferenciar individuos de la misma especie, como cuando queremos saber si una pradera de Posidonia o una mancha de esponjas provienen o no del mismo individuo. En estos casos se utilizan regiones hipervariables del genoma (microsatélites) que pueden ser exclusivas de cada individuo.

El uso de técnicas moleculares ha abierto nuevas posibilidades en ecología microbiana, ya que permite por primera vez identificar qué microorganismos viven en un ambiente, o si hay cambios temporales o espaciales en su composición. Pero estas técnicas no están restringidas a microorganismos, sino que permiten responder muchas otras preguntas en organismos más grandes, hasta que se han convertido hoy día en una herramienta muy importante en cualquier laboratorio de biología marina.