El código de la Tierra

Robert Murphy se ve como el prototipo del académico universitario que rara vez deja su aula: usa lentes gruesos y su cabellera y tupida barba están pobladas de canas. Pero en realidad el doctor Bob –como le gusta que lo llamen– se gana la vida a cientos de kilómetros de su laboratorio en la Universidad de Toronto. Murphy es un hombre de acción, una especie de Indiana Jones de la biología que se adentra en selvas y desiertos para catalogar la riqueza de la flora y fauna del planeta.

El científico ha realizado estas expediciones durante décadas y se ha enfrentado con la muerte. El año pasado quedó atrapado en una zona de guerra en Armenia y todavía recuerda la vez que encontró una mortífera víbora en su saco de dormir durante una expedición al sudeste asiático. En otra ocasión, la camioneta en la que viajaba por el árido territorio australiano se volcó y en Vietnam se salvó por centímetros cuando un risco se desplomó bajó sus pies. Una suerte que no tuvo su amigo y experto en reptiles Joe Slowinski, que en 2011 falleció al ser mordido por una serpiente venenosa en Myanmar.

"El trabajo de campo es necesario para la conservación, ya que no podemos proteger lo que no conocemos. La gente que opera en terreno sabe de la ecología de los animales y las interacciones de las especies. Además, pueden identificar preguntas importantes que luego la genética puede responder. Quizás es una labor más peligrosa que un trabajo de laboratorio u oficina, pero menos riesgosa que ser policía o militar", cuenta Murphy a Tendencias. Su trabajo y el de otros científicos como él nutre de muestras a un proyecto internacional llamado Genome 10K, que busca secuenciar 10 mil genomas de distintas especies de vertebrados y que ahora servirá de base para una iniciativa mucho más ambiciosa: el Proyecto Biogenoma de la Tierra (www.earthbiogenome.org).

Su misión es, literalmente, secuenciar a lo largo de diez años el genoma de toda la flora y fauna conocida del planeta, una labor que supone decodificar el material genético de casi 1,5 millones de especies. Los científicos saben que su tarea es titánica, pero señalan que será esencial para identificar nuevos medicamentos, materiales o biocombustibles. Un ejemplo del potencial de este trabajo que comenzará progresivamente desde junio es la investigación del Instituto Vale de Tecnología en Brasil, donde se está secuenciando un árbol amazónico conocido como jaborandi que produce pilocarpina, una droga que se usa para tratar el glaucoma, la segunda causa de ceguera en Chile. Si los expertos descifran su mecanismo de producción, podrían replicarla sintéticamente en laboratorio o generar una variante más potente.

"Seremos capaces de entender por qué algunas enfermedades no infectan a algunas especies y cómo éstas se defienden. Quizás podamos usar esta información para protegernos contra patologías. Si la respuesta a una pregunta yace en los genes, podremos obtenerla, ya sea sobre cómo los animales aprenden o cómo se comunican a través de señales químicas. Las posibilidades están limitadas por nuestra habilidad de formular preguntas", afirma Murphy.

El biólogo comenta que los datos recolectados por el Biogenoma también permitirán identificar qué animales y plantas están más en riesgo debido al cambio climático, para así prevenir lo que él llama un "colapso ecológico". "Las especies a menudo interactúan de una manera tal que la pérdida de una afecta la supervivencia de muchas otras. Si se produce el colapso no sólo perderemos potenciales medicamentos, sino que también se generará un deterioro estético. ¿Cómo lograremos que los niños aprendan a apreciar la naturaleza si sólo sobreviven unas cuantas especies en un zoológico?", indica.

Este tipo de conocimiento ya ha probado ser valioso en la preservación de especies como el cóndor californiano. Científicos del Instituto Smithsoniano detectaron un gen recesivo que causa anormalidades esqueléticas que pueden ser fatales para los 446 ejemplares que aún sobreviven. Hoy los expertos que crían estos cóndores usan esa información para seleccionar a los individuos que no portan el gen y así mejorar la salud futura de la especie. Murphy añade que de manera colateral el proyecto Biogenoma ayudará a despejar dudas, como por qué los mismos genes regulan los ritmos circadianos de plantas y animales: "Nos ayudará a entender cómo funciona la evolución".

La génesis

Los orígenes del Biogenoma se remontan al Proyecto Genoma Humano, iniciativa internacional propuesta a fines de los 80 y que tardó casi 10 años en estar finalizada. Su costo fue de casi 2,7 mil millones de dólares de la época -4,8 mil millones actuales-, y generó un impacto directo en el estudio del cáncer y otras enfermedades, además del análisis de restos paleontológicos y el desarrollo de la bioinformática. El éxito no sólo fue científico, sino también monetario: un informe del Instituto Battelle Memorial estableció que cada dólar de dinero público que se invirtió, redundó en 141 dólares de actividad económica.

Ese impacto transversal fue el que inspiró a Harris Lewin, biólogo de la Universidad de California en Davis y líder del proyecto Biogenoma junto al entomólogo Gene E. Robinson, de la U. de Illinois en Urbana-Champaign, y John Kress, botánico del Instituto Smithsoniano. "Cuando mencionaba la idea, la primera reacción era: 'Se volvió loco'. Pero me di cuenta de que con la tecnología actual, el tiempo y el costo serían básicamente los mismos del Proyecto Genoma Humano. Los conocimientos que hemos obtenido de un genoma han sido increíbles, así que imaginen lo que podría ser revelado al secuenciar el resto de la vida", comentó Lewin a la revista New Scientist.

La primera vez que Lewin tanteó la iniciativa ante sus pares fue hace tres años, en una reunión realizada en Washington: "Al final del encuentro un número suficiente se había convencido", agregó el investigador a la publicación. El grupo acordó un programa de trabajo inicial y establecieron acuerdos de colaboración con organizaciones como el Instituto Smithsoniano, el Instituto Wellcome Sanger del Reino Unido, el Instituto de Genómica de Beijing en China (BGI) y la Fundación de Investigación de Sao Paulo, en Brasil.

La meta para los primeros tres años del proyecto es completar el genoma de nueve mil especies y sumar otras 150 mil en los siguientes tres años, para luego escalar la cantidad hasta terminar. La tecnología actual de secuenciación ha avanzado tanto que producir un genoma de alta calidad tarda una semana. De hecho, los científicos del Biogenoma creen que si tuvieran a mano ejemplares del millón y medio de especies que esperan decodificar todo el proceso tardaría un año en vez de diez. "Descifrar el genoma del ser humano costó cerca de 4,8 mil millones de dólares, pero hoy podemos hacer lo mismo y más por unos 25 mil dólares. El precio seguirá cayendo a medida que las tecnologías avancen", explica Bob Murphy.

Esa cifra, en todo caso, podría abultarse. Más allá de la secuenciación misma, el proyecto requerirá viajes, logística, procedimientos de laboratorio y estudios que harían subir el costo a casi 4,7 mil millones de dólares, que serán aportados por privados. Murphy dice que, además del dinero, la principal dificultad será obtener muestras de especies que en muchos casos son celosamente resguardadas por gobiernos y organizaciones locales. Además, instalar redes y trampas para recoger tejidos involucra extensas travesías que muchas veces se hacen a pie y en lugares remotos y peligrosos.

"Los museos de historia natural están recortando personal y recursos, lo que redunda en menos gente con experticia para el trabajo de campo. Eso es grave porque a menudo necesitas conocer a los animales antes de poder encontrarlos y recolectar muestras", explica Murphy. Por eso, agrega, la participación de científicos locales será importante: "Cuando hice estudios en México traje estudiantes y profesores a mi laboratorio en Canadá para entrenarlos. En Vietnam entrenamos a un estudiante de doctorado de la Academia China de Ciencias".

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Las tareas de recolección de muestras y análisis tardarán 10 años.[/caption]

Un desafío adicional será almacenar los datos que se recopilen, ya que se estima que cada año el Proyecto Biogenoma generará más información que todos los videos que se suben a YouTube en el mismo lapso de tiempo. Por eso, los científicos de la Universidad de Columbia, en Estados Unidos, trabajan una opción de avanzada: respaldar la información en secuencias de ADN.

Las letras del código genético -A,T,C y G- operan como los ceros y unos de la informática tradicional y un gramo de ADN podría almacenar 215 petabytes de datos, equivalente a más de 2,7 millones de horas de video en alta resolución. Rob Knight, investigador de la Universidad de California en San Diego y líder del Proyecto Microbioma –que busca catalogar la vida microbial en la Tierra-, agrega a Tendencias que el uso de inteligencia artificial en este tipo de estudios también será clave para "descubrir qué otros organismos pueden existir allá afuera, no sólo los que ya conocemos".

El afán por catalogar la vida en el planeta no ha cegado a los científicos del Biogenoma frente al impacto en las comunidades locales. Por eso consiguieron el apoyo del empresario peruano Juan Carlos Castillo-Rubio, miembro del Concejo Futuro del Foro Económico Mundial, para la creación del Banco de Códigos de la Tierra. Se trata de una base de datos abierta que registrará las secuencias genómicas, la apariencia, ubicación y el conocimiento indígena asociado a cada especie. Los datos serán encriptados de tal manera de rastrear dónde y cómo se usan, para así lograr que los beneficios económicos que se generan sean compartidos por todos los que contribuyan al proyecto, incluyendo las comunidades locales.

"Esto será como una maratón, donde mucha gente necesitará correr al mismo tiempo. Los cazadores-recolectores como yo necesitan empezar a planificar -dice Murphy-. Hay que asegurar colaboraciones. Los trabajos de campo requieren un año de planificación. Se deben establecer protocolos para recolectar y transportar muestras. Y luego los laboratorios deben hallar la mejor forma de extraer ADN. Los expertos en bioinformática necesitan pensar nuevas formas para almacenar datos. Será un gran desafío, uno que promete ser el mayor avance en la ciencia biológica desde El origen de las especies, de Charles Darwin".