Un estudio en levaduras sin precedentes contribuye al conocimiento sobre cómo se define el espacio que ocupan los seres vivos en el medioambiente

Las levaduras del subfilo Saccharomycotina son de importancia industrial y médica. Entre las especies que incluye, se encuentra la Saccharomyces cerevisiae, empleada por ejemplo para fabricar pan, cerveza y vino, entre otros productos; y Candida albicans, un patógeno humano oportunista que es responsable de generar una gran variedad de infecciones. Una investigación internacional, recientemente publicada en la revista Science, en la que participó el científico del CONICET Diego Libkind, director del Instituto Andino Patagónico de Tecnologías Biológicas (IPATEC, CONICET-UNCo) contribuye a conocer mejor los factores que determinan el lugar que ocupan los seres vivos en el medioambiente.

Esto es fundamental para poder generar metabolismos aún más diversos o específicos para necesidades biotecnológicas particulares. Por ejemplo, la producción de biocombustible a partir de residuos vegetales como el bioetanol que también tiene uso farmacéutico.

“Esta investigación científica es relevante no sólo para la ecología sino para la biotecnología por el tipo de microorganismos que se utilizaron porque nos permite comenzar a entender cómo evolucionaron algunos metabolismos de importancia industrial” expresa Libkind, quien además es docente de Microbiología de la Universidad Nacional del Comahue.

En el estudio se utilizaron como modelo las levaduras, se obtuvieron los genomas de 1154, y se cultivaron en 24 condiciones ambientales diferentes (más de 10000 experimentos de crecimiento). Los datos genómicos, metabólicos y ecológicos muestran cuál es la relación entre la diversidad metabólica y su material genético, y a su vez con la amplitud del nicho ecológico.

Los organismos vivos presentan una gran variación en la amplitud de su nicho ecológico (es decir el lugar que ocupa una especie u organismo en el medioambiente), esto puede ir desde muy amplio (generalistas) a muy estrechos (especialistas), “los primeros pueden habitar una amplia variedad de sustratos mientras que los especialistas solo se encuentran en lugares con condiciones ambientales muy particulares. En el trabajo se pusieron a prueba dos paradigmas amplios de ecología: el primero refiere a la existencia de una compensación entre la eficiencia y la amplitud de nicho, lo que conduciría a que los generalistas usen más variedad de sustratos pero menos eficientemente y que los especialistas usen menos variedad pero más eficientemente. Es como el dicho, el que mucho abarca poco aprieta”, sostiene Libkind y agrega que “el segundo paradigma postula que la condición generalista o especialista es el resultado de una diversidad de factores ambientales (extrínsecos) y genómicos (intrínsecos)”.

El investigador explica que el ambiente donde viven los organismos moldearía la evolución de sus vías metabólicas a través de un set de características extrínsecas e intrínsecas definidas. “Para estudiar esto utilizamos como modelo de estudio a un grupo de las levaduras que poseen una enorme diversidad respecto de su nicho metabólico, lugares de donde fueron aisladas, eficiencia de crecimiento y una diversidad a nivel genómico comparable al de las plantas y los animales”, precisa Libkind.

Los resultados sugieren que los factores intrínsecos son determinantes en el nicho metabólico de las levaduras y no se encontraron evidencias de fenómenos de compensación. Es decir, “que la amplitud del nicho está definida mayormente por el metabolismo o en particular la capacidad de los organismos de asimilar o utilizar respectivamente una amplia o una reducida variedad de fuentes de carbono y de nitrógeno, y eso a su vez por la información genética codificada en sus genomas”, indica el científico.

Los autores mediante aprendizaje automático (machine learning) pudieron identificar genes específicos, complejos de genes y vías metabólicas compartidas por generalistas pero mayormente ausentes en especialistas.

Según el especialista, esta investigación es una hoja de ruta clave en un mundo que se beneficia de la biotecnología como motor de diversificación productiva, y destaca que Argentina es parte de los 10 países líderes en esta disciplina a nivel mundial: “Argentina cuenta con un ecosistema biotecnológico en fuerte crecimiento. Es una industria intensiva, de bajo impacto ambiental y de generación de productos de alto valor agregado con impacto global”, finaliza Libkind.