Secuencias ambientales y monstruos marinos

Hace poco alguien que estaba 'asesorando' a una estudiante en su trabajo de grado, me pregunto si para trabajar secuencias ambientares era necesario hacer un análisis filogenético. El y la estudiante solo querían hacer alineamientos simples usando FASTA.

Sidenote: Las secuencia ambiental es el resultado de amplificar material genético (generalmente ARN ribosomal) con el fin de identificar población bacteriana en sustratos donde es prácticamente imposible aislar bacterias domesticables (i.e. cultivables), como el fondo de los océanos, termales, pozos de desperdicios, pero también en sustratos más tradicionales, como suelos. Estos estudios han detectado una gran variedad de bacterias y archeas nunca vistas (de hecho en muchos casos solo se conocen sus secuencias!) (DeLong & Pace, 2001).

Los alineamientos simples de FASTA son muy poderosos, permiten una identificación rápida y acertada de secuencias conocidas. Un bonito ejemplo es el de Carr (2002), quienes secuenciaron unos misteriosos-y putrefactos-restos encontrados en la costa de Bermudas, su análisis mostró que los restos eran de un cachalote, un monstruo marino-que lo diga Herman Melville ;)-pero nada que excite a un 'cripto-zoólogo'.

Los alineamientos simples de FASTA no son más que claves, automatizadas, muy similares a las hechas por los taxónomos desde los tiempos de Linneo (de eso hablare en otro post), y son muy buenos si las secuencias ya se encuentran en GenBank.

Pero la filogenética es una herramienta mucho más fuerte que FASTA. En primer lugar no se requiere que la secuencia del individuo a identificar no este en GenBank, eso si, se necesita, como en todo análisis filogenético, que existan secuencias de parientes de los individuos en el nivel de resolución deseado. Es ese el aspecto que hace este análisis superior a FASTA: la(s) muestra(s) prueba(s) es(son) colocada(s) en un clado especifico. Los niveles de similitud de FASTA no pueden conseguirlo, pues, como bien saben los cladistas desde tiempos de Hennig, esta similitud no distingue entre similitud por apomorfía o por plesiomorfía. Es posible hacer una identificación partiendo desde niveles filogenéticos amplios e ir mejorando la resolución hacia niveles más restringidos. En el mundo de los cetaceos, ya algunos autores propusieron un protocolo de este estilo para identificar especies de ballenas (Ross & Murugan, 2006), aunque su método se ve afectado porque usan Neighbuor joining (Farris et al., 1996), el espíritu de su procedimiento es como el que defiendo aquí.

La filogenética ya se a usado para hacer identificaciones. Por ejemplo, Allard et al. (1995) demostro que un supuesto ADN de Dinosaurio del mesozoico-a la parque jurasico-era en realidad una contaminación humana. O en un estudio más clásico, (Ou et al., 1992) que había evidencia que un odontólogo contagio a sus pacientes!

Todos estos ejemplos (y si uno se pone a buscar va a encontrar muchos más!) muestran uno de
los puntos más fuertes que tiene el análisis filogenético: y es su asombroso poder predictivo, un punto que, misteriosamente para mi al menos, a sido objetado por alguno que otro de los eminentes 'popperianos' y/o 'realistas escepticos' que escriben sobre la filosofía del análisis filogenético (no los cito, porque de ellos hablare después en otro post). FASTA, aunque muy eficaz, no tiene ese poder predictivo al no poner nunca las secuencias en un contexto filogenético.

Sidenote: Dado que en las secuencias ambientales la expectativa es encontrar cosas desconocidas y nuevas, yo recomendé a mi colega y la estudiante que realizaran el análisis filogenético. Ellos no se veían muy convencidos. Tristemente, aun en estos dias, la gente cree que el análisis filogenético es algo críptico y difícil de comprender :(.

Allard et al. (1995) Science 268: 1192.
Carr, S.M. et al. (2002) Biol. Bull 202: 1-5.
DeLong, E.F., Pace, N.R. (2001) Syst. Biol. 50: 470-478.
Farris, J.S. et al. (1996) Cladistics 12: 99-124.
Ou, C-Y. et al. (1992) Science 256: 1165-1171.
Ross, H.A., Murugan, S. (2006) Mol. Phyl. Evol. 40: 866-871.