Expone científica quehacer de los Biomatemáticos
La especialista Nelly Sélem Mojica, del Centro de Ciencias Matemáticas de la UNAM, impartió la conferencia: “Estudio de variación de genes, genomas y comunidades de microorganismos”, como parte de la novena Semana de Física y Matemáticas de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Colima, en la que compartió la diversidad microbiana que existe en distintas escalas, cómo influyen en el bienestar de las personas, qué datos y lenguajes informáticos se utilizan para analizarlos y cómo se pueden estudiar.
Compartió que los microorganismos influyen en el bienestar de las personas, por lo cual es necesario estudiar los datos que arrojan.
En este sentido, expuso que la biodiversidad va más allá de lo que se puede ver; de hecho, comentó que sólo el 30 por ciento de las especies son visibles, mientras que el resto sólo se pueden observar mediante un microscopio, “por lo que entenderlos y analizarlos ayuda encontrarles un uso humano, como los antibióticos, los cuales están justo en la biodiversidad como una comunidad en guerra por espacios dentro de un lugar y nosotros nos aprovechamos de ello”.
En el ser humano, en la tierra y las plantas, dijo, viven cientos de microorganismos que deben analizarse para saber cómo funcionan, y para esto debe conocerse su genoma, lo que fue posible hasta 1995: “Nos pasamos siglos sin saber que existían y sin ver su ADN, pero ahora ya podemos ver cambios entre ellos, saber si son iguales o diferentes; de 1995 hasta ahorita debemos conocer cuatro millones de genomas de estos microorganismos, pero gracias a los lenguajes de programación y a lo que nos dedicamos, podemos saber más sobre ellos”.
Los matemáticos, continuó, “hacemos desarrollo de software, análisis de datos de variación genómica, y eso nos permite buscar nuevos genes productores de antibióticos, entender diferencias entre pangenomas de diversas especies, caracterizar los microbionas de cultivos, censar organismos y hacer seguimiento de variantes de patógenos como el SARS-CoV2”.
Agregó que se conoce, por ejemplo, que los antibióticos cambiaron la esperanza de vida y ayudan con enfermedades infecciosas, pero no se hicieron para ayudar a los humanos; “es decir, forman parte de una comunidad de moléculas que interactúan entre sí y comparten moléculas que se llaman metabolitos, algunas de las cuales cooperan y se ayudan a crecer, mientras que otras entran en guerra; los antibióticos que usamos no se producen para ayudar a humanos, pero los aprovechamos”.
¿Cómo se sabe cuáles de estos microorganismos son antibióticos y cuáles no? De acuerdo con la investigadora, este proceso no se realiza organismo por organismo, pues se perdería tiempo, de ahí que conocer su ADN es fundamental para analizarlos, pues se sabe que la secuencia de un microorganismo es de entre cuatro y 13 mil genes, y entre ellos hay que ver cuál produce antibiótico. Esto no se hace a mano sino con un programa.
“Trabajamos en encontrar genes que producen antibióticos -añadió-, o sea, comenzamos con genes que son conservados y están en todos los organismos, buscamos copias de ellos, bacterias similares y construimos una visualización, además de ver si hay alguien que conoce un gen de dicha familia que sí produzca antibióticos; una vez hecho, entregamos las predicciones al laboratorio. Este proceso de organización de búsqueda lo realiza un biomatemático”.
Otra tarea de los biomatemáticos, aclaró, es estudiar los pangenomas. Por ejemplo, el del Streptococcus agalactiae, una enfermedad grave en los recién nacidos y la segunda causa de su mortandad en Estados Unidos. En 2005, dijo la investigadora, ya se tenía su genoma y se intentaba generar una vacuna con esta información; “el problema fue que se tomaron genomas de distintos lados y cada uno era distinto al anterior, esto es sorprendente y nos habla de que la misma especie de genomas puede tener genes diferentes, por lo que no se puede hacer una vacuna que incluya a todos. A este conjunto genes se le llama pangenoma”.
Ésta, dijo, es una nueva área de estudio que busca conectar a las familias de genomas para analizar sus características: “Es parte de la evolución; la idea es ver cómo una familia se puede formar a partir de otra y cómo se acumulan los cambios hasta que ya no se pueden reconocer. Es interesante para saber cuántas familias hay”. Hasta el momento se estima que hay 2 mil 700 familias de genes que comparten tres genomas de la misma especie, y 149 que están solamente en uno de los tres genomas.
Por otro lado, los microbiomas son otra área de investigación que consiste en saber cuántos y cuáles microorganismos viven en algún lugar, por ejemplo, la mano, el baño o en los sembradíos: “Mediante un programa vemos cuántos hay de cada microorganismo y, según cambie su índice de diversidad, sabremos si están o no enfermos”.
La vigilancia genómica de virus es otra área de trabajo, agregó, “ejemplo de ello es el SARS-CoV-2, un virus de RNA de 30 genes; esto es, que tiene la capacidad de hacer 30 cosas, entre éstas produce la proteína Spike, las mutaciones que ocurren en el genoma para formar variables; estos cambios pueden generar diferente tasa de contagio; le da ventajas adaptativas al original y de patogenicidad”.
En la UNAM y CINVESTAV, comentó por último, “trabajamos en el Consorcio de Vigilancia Genómica en México, donde el IMSS nos proporciona las muestras y damos seguimiento a unas mil 500 muestras cada mes”.
