Canadá usa la genómica y el ADN para dar soluciones al cambio climático
Por Catalina López-Correa*
La industrialización y la actividad humana han resultado en un aumento continuo de la producción de gases de efecto invernadero que, a su vez, está llevando al cambio climático que estamos observando desde hace ya varios años. A nivel mundial, los últimos 11 años encuentran entre los 12 más cálidos desde 18501. Las emisiones de gases de efecto invernadero han provocado cambios sustanciales en los patrones climáticos. Este aumento de temperatura se siente en todo el mundo, pero es mayor en las latitudes más nórdicas. Es una realidad que el cambio climático está teniendo un efecto devastador en nuestro planeta, algunos de estos efectos son: inundaciones, sequías, incendios forestales, aumento de pestes y patógenos, presencia de nuevos patógenos en ciertas regiones del planeta y cambios extremos de temperatura. Estos cambios están ya afectando los ecosistemas, la biodiversidad, el suministro mundial de alimentos y, en última instancia, la salud humana.
Dentro de las soluciones que se están buscando para disminuir los efectos del cambio climático se están empezando ahora a usar nuevas tecnologías que tienen el potencial de generar un impacto positivo en nuestro planeta. Una de estas tecnologías es la genómica 2.
Mediante la genómica podemos estudiar uno de los componentes fundamentales de la vida: el ADN. Gracias al análisis del ADN, parte integral de todos los organismos vivientes, investigadores en Canadá están avanzando iniciativas que nos ayudan entender, adaptarnos y mitigar los desafíos globales del cambio climático. Revelar la información programada en el genoma (ADN) de plantas, animales y microorganismos proporciona conocimiento valioso sobre la diversidad de todas las especies en el planeta y cómo las especies se adaptan, sobreviven y prosperan en diversas condiciones climáticas. Actualmente hay varios grupos en los Estados Unidos y en Canadá que están liderando iniciativas y proyectos done se usa la genómica para proporcionar soluciones a los retos que enfrentamos con el cambio climático 3.
En Canadá en particular, centros de genómica como Genome British Columbia (GBC) están apoyando el uso y la aplicación de tecnologías genómicas para promover una economía baja en carbono y un mínimo de emisiones de gases de efecto invernadero. Tenemos ya ejemplos en Canadá donde los proyectos de investigación en genómica se han convertido en herramientas que ayudan definir políticas de medio ambiente en la provincia y en el país. A continuación presento algunos ejemplos del impacto que la genómica tiene para ayudarnos a 1) entender 2) adaptar y 3) mitigar los efectos del cambio climático.
Genómica para entender el cambio climático
Investigadores en Canadá están coordinando una iniciativa internacional llamada el BarCode for Life4, 5 que tiene por objetivo hacer un mapa de la diversidad de nuestro planeta. Gracias a esta iniciativa se está catalogando la diversidad de las especies en diferentes lugares del mundo, utilizando información proveniente del ADN y la genómica. El proyecto ha permitido identificar variaciones en la migración y en la localización de ciertas especies debido al cambio climático.
Otro ejemplo son los proyectos que GBC está financiando sobre la genética del salmón6 y la trucha, donde se están usando herramientas genómicas para entender la tolerancia que tienen estos peces a la hipoxia, a la acides y a otras variaciones en el agua producidos por el cambio climático7. Los marcadores genéticos identificados en estos estudios se están utilizando para mejorar los programas de producción de salmón y de trucha en la provincia de Columbia Británica y en Canadá.
Genómica para adaptarnos al cambio climático
Investigadores de la provincia de Columbia Británica están también utilizando la genómica para mejorar la salud de los árboles y los bosques para ayudarlos a adaptarse mejor a los cambios de clima en la provincia. Con la genómica se pueden identificar características de los árboles que les ayudan a adaptarse a condiciones climáticas extremas como inundaciones y sequias, y se pueden identificar marcadores genómicos que ayudan a seleccionar los árboles que serán resistentes a ciertos patógenos o ciertas enfermedades8. Gracias al proyecto CoAdapTree los investigadores de la Universidad de British Columbia (UBC) están usando la genómica para guiar las políticas y programas regionales de plantación de coníferas. El objetivo: poder usar los marcadores genéticos para seleccionar los árboles (no modificar) y plantarlos en el ambiente y el clima correcto basado en la información genética de cada árbol.
Otros proyectos en esta área son: el análisis de la adaptación genética al cambio climático en el salmón Chinook, el estudio de la variación genética en la tolerancia a la hipoxia en el salmón del Atlántico.
Genómica para mitigar el cambio climático
Los expertos estiman que el alimento que consumen los animales representa el 70 por ciento del costo de producir la carne de cerdo y aves de corral que se consume en Canadá. Sin embargo, una cuarta parte del cuido o alimento de animales se desperdicia porque los animales carecen de las enzimas que les permitirían digerir estos productos completamente. Al mismo tiempo, las grandes granjas productoras, y los gases de efecto invernadero producidos en estas granjas, son uno de los factores que más contribuyen al cambio climático 9.
Una de las aplicaciones de la genómica es la identificación y selección de enzimas que aumenten la digestibilidad de los ingredientes comunes de los alimentos de cerdo y aves 10. Este es el objetivo de uno de los proyectos que se iniciaron en Canadá en el 2015 en el cual se busca identificar enzimas que mejoren la conversión alimentaria de los animales de producción para mejorar la alimentación y disminuir los desechos que finalmente producen los gases a efecto invernadero10. Este es un ejemplo del uso de la genómica para ayudar a mitigar los efectos del cambio climático gracias al desarrollo de una agricultura más verde, más eficiente y más sostenible.
Una forma eficaz de mitigar el cambio climático es usar tecnologías innovadoras como la genómica para desarrollar una agricultura más verde, más eficiente y más sostenible.
Dado el importante papel que puede jugar la genómica en ayudarnos a entender, adaptar y mitigar el cambio climático, Genome British Columbia está ahora apoyando una serie de iniciativas y proyectos en estas áreas11. Algunos ejemplos de los proyectos en curso son:
– Uso de la genómica para controlar las pestes y patógenos que están afectando los bosques de Canadá haciéndolos más susceptibles a sequías e incendios.
– Marcadores genéticos para seleccionar árboles que sean más resistentes a patógenos y al cambio climático.
– Estudio de los cambios genéticos que sufren las plantas al adaptarse al cambio climático.
– Mitigación del cambio climático con algas que generan bio-productos.
En conclusión, los grandes avances que se han hecho en los últimos años en genómica, el bajo costo de las tecnologías de secuenciación del ADN, la posibilidad de tener equipos portables que permiten hacer análisis de genoma en el campo están permitiendo que esta tecnología tenga un impacto real y concreto en los retos que está enfrentando nuestro planeta con el cambio climático. El impacto de la genómica no es para un futuro, es una realidad que está sucediendo ahora, el gran reto es que países en desarrollo y economías emergentes también puedan beneficiarse de todos estos avances y estas nuevas tecnologías. De hecho, ya hay algunas iniciativas en países en desarrollo donde se está usando la genómica para análisis de la biodiversidad 12 y los grupos de investigación en países como Canadá y Estados Unidos están buscando cada vez más colaboradores en América Latina para asegurar un impacto global de sus proyectos.
* La Dra. Catalina López-Correa es actualmente Directora de Operaciones de Ruta N. con más de 18 años de experiencia internacional en investigación en genómica y en innovación, la Dra. López-Correa ha ocupado puestos de liderazgo tanto en el sector público como en el sector privado. La Dra. López-Correa tiene un grado de medica general de la UPB en Medellín, un Master en Genética de la Universidad Paris VII/Instituto Pasteur en Francia y un PhD en Genética Humana de la universidad Católica de Lovaina en Bélgica. En los últimos 12 años ha ocupado puestos de liderazgo en Canadá, del 2016-2019 como Chief Scientiic Officer de Genoma British Columbia (Vancouver) y del 208 al 2015 como Vicepresidenta de asuntos científicos en Genoma Quebec (Montreal). En ambos puestos dirigió iniciativas de investigación e innovación usando la genómica en diversos sectores (Salud humana, agricultura, etc.)
Entre otros cargos que ha tenido anteriormente se encuentran Científica Senior de la compañía farmacéutica Eli Lilly (Indianápolis, USA) y directora del laboratorio de Citogenómica de la compañía deCODE Genetics (Reikiavik, Islandia). La Dra. López-Correa también trabajó con dos compañías de biotecnología de Inglaterra (Genomica e Informax).
Desde el 2002, la Dra. López-Correa ha servido como evaluadora para proyectos multinacionales a larga escala financiados por la Comisión Europea, el IMI (Innovative Medicines Initiatives) y el NIH (USA) y ha sido reconocida con varios premios nacionales e internacionales como la Orden del Mérito de la Republica de Colombia (2013) y Medalla de los 150 años del Senado de Canadá (2017) y El Colombiano Ejemplar (2012). Como parte de su compromiso con el desarrollo internacional, la Dra. López-Correa creó la fundación sin ánimo de lucro ODNS (Organización para el desarrollo con nuevas solidaridades) y desde el 2012 se ha implicado en varias iniciativas que han tenido como objetivo demostrar el impacto de la genómica en países en desarrollo y promover el rol de las mujeres en la ciencia.
Referencias
1. https://www.eea.europa.eu/themes/climate/faq/how-is-climate-changing-and-how-has-it-changed-in-the-past
2. http://www.climatechangegenomics.org/
3. https://ibol.org/
4. Hebert, Paul et al. “From writing to reading the encyclopedia of life.” Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences vol. 371,1702 (2016)
5. Macqueen, Daniel et al. “Functional Annotation of All Salmonid Genomes (FAASG): an international initiative supporting future salmonid research, conservation and aquaculture.” BMC genomics vol. 18,1 484. (2017)
6. Jeffery, Nicholas et al. “Range-wide parallel climate-associated genomic clines in Atlantic salmon.” Royal Society open science vol. 4,11 171394. 15 Nov. (2017)
7. MacLachlan, Ian et al. “Growth gains from selective breeding in a spruce hybrid zone do not compromise local adaptation to climate.” Evolutionary applications vol. 11,2 166-181. 3 Sep. 2017, doi:10.1111/eva.12525
8. Badhan, Ajay et al. “Improvement in Saccharification Yield of Mixed Rumen Enzymes by Identification of Recalcitrant Cell Wall Constituents Using Enzyme Fingerprinting.” BioMed research international vol. 2015 (2015): 562952. doi:10.1155/2015/562952
9. Koneswaran Gowri and Danielle Nierenberg. “Global farm animal production and global warming: impacting and mitigating climate change.” Environmental health perspectives vol. 116,5 (2008): 578-82. doi:10.1289/ehp.11034
10. https://www.genomecanada.ca/en/development-and-commercialization-next-generation-enzyme-supplements-swine-and-poultry
11. https://www.genomebc.ca/tackling-climate-change/
12. Lewin, Harris A et al. “Earth BioGenome Project: Sequencing life for the future of life.” Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America vol. 115,17 (2018)
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