Bioinformática, la moderna brújula científica

El creciente avance de las ciencias genómicas ha establecido la integración de disciplinas muy distintas que dan lugar a la bioinformática, considerada por algunos especialistas crucial para el avance de la biología y la medicina del siglo XXI.

En el laboratorio de Genómica Computacional del Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), el doctor Enrique Merino Pérez realiza diversos proyectos de investigación sobre el análisis de la expresión genética de organismos, principalmente bacterias, con ayuda de la bioinformática.

De acuerdo con Enrique Merino, la bioinformática utiliza, fundamentalmente, información de origen biológico a través de la aplicación de métodos computacionales, estadísticos y el análisis de datos biológicos para entender de manera más amplia un fenómeno. Juan Carlos Oliveros Collazos, investigador del Centro Nacional de Biotecnología de España, define la bioinformática como “la brújula que permite a los investigadores orientarse dentro del vasto bosque de información biológica gracias a las nuevas tecnologías que están disponibles”.

Como especialista en el tema, el científico miembro del Sistema Nacional de Investigadores (SNI) reconoce que la bioinformática ayuda a la resolución de problemas que provienen de la biología, a través del análisis y el manejo de grandes cantidades de información genética para predecir, en algunos casos, la función de genes y proteínas.

El pilar de esta disciplina científica es el desarrollado de bases de datos que concentran la información de genomas completos, secuencias de genes y proteínas de diversos organismos, que luego son utilizados por los bioinformáticos para su análisis y reinterpretación de un determinado fenómeno que sea de su interés.

Las nuevas tecnologías permiten generar información masiva de datos que antes eran generados de manera más discreta y limitada. Con la aparición de las ciencias ómicas, el volumen de datos que hoy se genera son varios órdenes de magnitud superiores a los que se generaban hace apenas unas décadas, dice Merino Pérez.

“Estudiamos la información generada por nosotros mismos o bien, aquella depositada en diferentes bases de datos de acceso público. Actualmente existen más de seis mil genomas totalmente secuenciados que incluyen bacterias, arqueobacterias y organismos eucariontes, cuando hace unas décadas existían solo unos cuantos. La bioinformática ha desarrollado métodos muy precisos, rápidos y eficientes para contender con estos volúmenes de información”, comparte.

De manera abstracta, dice, en los análisis bioinformáticos “descomponemos muchos de los fenómenos que suceden en los complejos sistemas de regulación de un organismo, en un conjunto de elementos agrupados con base en una función específica, y estudiar estos sistemas desde el punto matemático”, expresa.

La bioinformática permite, por ejemplo, analizar las relaciones evolutivas de los genes de diferentes organismos mediante la comparación de sus secuencias, con lo que es posible inferir si sus productos finales, las proteínas, realizan funciones similares.

“Se trata de observar qué hay en común entre los componentes de miles de organismos. Con la estadística vemos que emergen propiedades más allá de lo que uno esperaría. Sabemos que la información genética almacenada en el ADN está codificada en un alfabeto de tan solo cuatro letras que corresponden a cada una de las bases nucleotídicas A, C, G, T. En otras palabras, el libro de la vida de cada organismo escrito en su genoma puede ser comparado con el de otros organismos para identificar qué es lo que tienen en común, y entender qué los hace diferentes y característicos”, explica.

Exploración del golfo de México

Enrique Merino Pérez, junto con otros investigadores del Instituto de Biotecnología de la UNAM, forma parte del Consorcio de Investigación del Golfo de México (Cigom), cuyo objetivo es caracterizar las propiedades físicas y biológicas del golfo de México y, a través de un enfoque multidisciplinario, contemplar los posibles impactos ambientales originados por la extracción del petróleo en aguas mexicanas.

La tarea central de los investigadores de dicho instituto consiste en explorar las aguas de esa región desde el punto de vista de los ecosistemas microbiológicos y cuantificar los efectos de los derrames petroleros. Con la caracterización de las poblaciones microbianas, a través de múltiples tecnologías de secuenciación masiva del ADN es posible obtener las secuencias genómicas de las bacterias que habitan el mar y caracterizar microorganismos que viven cerca de las plataformas de extracción de petróleo.

Un análisis comparativo de las secuencias de los genes de estos organismos permitirá a los investigadores conocer qué genes y enzimas están involucrados en la degradación de hidrocarburos, y generar herramientas y estrategias de control y prevención contra posibles derrames de crudo.

“La bioinformática nos permite integrar la información importante proveniente de diferentes ramas de la biología, para entender los organismos como sistemas funcionales a partir de sus partes. Es como querer armar miles de rompecabezas simultáneamente en donde sus múltiples piezas han sido mezcladas. Ensamblamos piezas, una por una, hasta que todas embonen. En la bioinformática, el empalme de los datos observados y la información previamente reportada nos dan la posibilidad de generar conocimiento nuevo”, comparte.

Ciencia sin límites

De acuerdo con el doctor Merino Pérez, una de las ventajas de la bioinformática es que no tiene límites; por un lado, su aplicación es posible en muchas áreas, en la medicina, medio ambiente, por ejemplo. Por otra parte, hoy, investigadores, estudiantes y profesionales interesados pueden acceder a una amplia base de datos de acceso libre desde cualquier lugar del mundo.

“La bioinformática es una ciencia que permite hacer ciencia con recursos mínimos, pero es indispensable tener una buena conexión a la red. Hay investigaciones que requieren de reactivos muy caros, por ejemplo, pero aquí (en bioinformática) la información está disponible, al alcance de todos y tenemos acceso a los datos de cualquier laboratorio del mundo. Se pueden analizar simultáneamente y ver qué propiedades emergen de cualquier aspecto particular”, dijo.

Para el investigador, la divulgación de la bioinformática aún es limitada a pesar de su importante crecimiento en los últimos años. “Es una de las áreas de la ciencia que podría llegar a muchos lugares donde hay muy poca infraestructura para hacer investigación de primer nivel. No hay ninguna excusa para que esta disciplina no se ofrezca en cualquier lugar de nuestro país, y mucho menos en ambientes poco favorecidos económicamente”, comentó.

Fuente: CONACYT.