Ana Tuñas Matilla
Investigadores españoles han demostrado teóricamente que existen reglas matemáticas que rigen el comportamiento de los ecosistemas, al igual que en genética, lo que abre la puerta al desarrollo de la «ingeniería ecológica» o, dicho de otra manera, a poder controlar las interacciones entre las especies que viven en ellos con amplias aplicaciones en biotecnología.
Las comunidades microbianas desempeñan funciones fundamentales, tanto en la naturaleza como en la biotecnología, y para conocer cómo les afecta la inclusión de un organismo no basta con saber si éste desempeñará o no una función determinada, sino que hay que identificar de forma cuantitativa y precisa las interacciones óptimas entre los organismos y su entorno.
El trabajo, liderado por el Instituto de Biología Funcional y Genómica (IBFG-CSIC-USAL) -centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Salamanca (USAL)-, ha demostrado que esas interacciones pueden estudiarse usando el mismo tipo de modelos estadísticos que han servido para entender y predecir interacciones entre genes.
Las mismas reglas matemáticas
El conocimiento de esas interacciones entre genes ha permitido, por ejemplo, modificar plantas como el maíz o el trigo, para elevar su producción o su resistencia a plagas, ha explicado a EFEverde el investigador del IBFG Juan Diaz-Colunga primer autor del artículo sobre el trabajo, publicado en la revista Cell.
En genética, ya se conocen y están muy estudiadas reglas matemáticas muy concretas que describen cómo distintos componentes genéticos pueden dar lugar a determinados comportamientos de un organismo (plantas, microbios e incluso humanos).
«Lo que hemos hecho nosotros es demostrar que esas mismas reglas matemáticas fundamentales también pueden servir para explicar y modelizar las interacciones entre especies dentro de un ecosistema», lo que abre la puerta a mejorar la gestión de ecosistemas complejos como, por ejemplo, el suelo, para elevar su productividad sin usar químicos.
El ser humano ya es capaz de «jugar» con el genoma de un organismo para que tenga propiedades que nos interesan pero, por ahora, los esfuerzos por «jugar» con los ecosistemas se habían limitado a experimentos a muy pequeña escala, ya que era difícil identificar «fórmulas» que permitan predecir las interacciones entre especies.
Calcular y controlar interacciones
Sin embargo, el trabajo de los investigadores españoles abre la puerta a poder hacer «ingeniería ecológica» igual que ya hacemos «ingeniería genética» porque demostra «que esas interacciones genéticas que ya sabemos calcular, controlar y explicar sirven también para calcular, controlar y explicar las interacciones ecológicas», ha subrayado Diaz-Colunga.
El objetivo final es ser capaces de diseñar comunidades completas que realicen eficientemente tareas importantes en biotecnología, ha apuntado.
Para desarrollar la investigación, formaron cientos de ecosistemas microbianos artificiales con el fin de explicar la relación entre las especies que forman un ecosistema y sus propiedades.
En el trabajo se han empleado modelos predictivos que reflejan los patrones de «epistasis global» (circunstancia por la que la expresión de un gen se modifica debido a la expresión de otros genes) de los que se tiene constancia en genética.
Estos modelos, trasladados a los ecosistemas, permiten la interpretación cuantitativa de la función ecológica en términos de interacciones por pares entre los miembros de la comunidad. EFEverde
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