Microbiomas en ecosistemas agropecuarios: la conexión integradora del enfoque Una Salud
Objetivo General
Estudiar los microbiomas en ecosistemas agropecuarios,describiendo la diversidad taxonómica y funcional, para comprender la interdependencia entre los componentes y propiciar prácticas productivas que resguarden la salud animal, vegetal, humana y del ambiente.
Resumen Ejecutivo
El concepto de Una Salud reconoce que la salud de los humanos, los animales, las plantas y su entorno compartido están estrechamente interconectados. En tal sentido, los microorganismos son cruciales en Una Salud porque conectan cada uno de estos componentes, y la salud de los ecosistemas depende en gran medida de la contribución de comunidades microbianas.El término microbioma se refiere a toda la comunidad de microorganismos dentro de un ecosistema, incluye bacterias, arqueas, virus, hongos y protozoos. Las metodologías para estudiar el microbioma mediante secuenciación de alto rendimiento pueden ser tanto a través de genes marcadores (por ej. 16S rRNA para bacterias/arqueas, 18S para hongos), como genomas completos. Los estudios metagenómicos pueden proporcionar información sobre función de los genes, estructura y organización de los genomas, identificación de nuevos genes y funciones, estructura de la comunidad y las relaciones evolutivas dentro de la comunidad microbiana y su entorno. Las tecnologías de secuenciación de alto rendimiento han disminuido su costo y esto sumado a la gran profundidad de secuenciación y las mejoras en los algoritmos bioinformáticos, han transformado al análisis metagenómico en una estrategia accesible para muchos laboratorios. Proponemos un proyecto integrador que permita estandarizar el proceso de generación de información de microbiomas y propiciar un intercambio unificador entre diferentes disciplinas con un fuerte énfasis en la formación de RRHH. Esta estructura permitirá profundizar el estudio de los sistemas específicos de los grupos de trabajo y abordar la complejidad de las interacciones entre sistemas. En tal sentido, los objetivos específicos son:-Estudiar y caracterizar los microbiomas de diferentes matrices muestrales provenientes de los ecosistemas en estudio (suelo, plantas, animales, efluentes), utilizando tecnologías de secuenciación de alto rendimiento y la metadata asociada, para la generación de mapas de interacciones de los componentes de los sistemas seleccionados; -Conformar la red transdisciplinaria para el estudio de los microbiomas, estableciendo protocolos de buenas prácticas para el diseño y análisis de los ensayos, promoviendo iniciativas cooperativas para facilitar el acceso a la infraestructura de secuenciación de última generación y software y hardware de procesamiento, análisis y almacenamiento; -Fortalecer las capacidades analíticas de los grupos de trabajo a través de la formación de RRHH en metagenómica y herramientas bioinformáticas. Diseñar y sostener un repositorio de datos del proyecto para estudios comparativos y producción de contenidos para amplificar la red de trabajo y propiciar la integración al ecosistema de innovación. En la actualidad hay disponibles recursos computacionales que cubren en parte los requerimientos; sin embargo, será necesario fortalecer la infraestructura de almacenamiento y cálculo, para garantizar la expansión de la temática.
Descripción de Problemas y Oportunidades
El concepto de Una Salud reconoce que la salud de los humanos, los animales, las plantas y su entorno compartido están estrechamente interconectados. En tal sentido, los microorganismos son cruciales en Una Salud porque conectan cada uno de estos componentes, y la salud de los ecosistemas depende en gran medida de la contribución de comunidades microbianas(Berg et al 2020). Una gran cantidad de estudios han demostrado que las comunidades microbianas asociadas con plantas, animales y humanos funcionan como un 'segundo genoma’(Berendsen et al.2012), un ‘genotipo extendido’ (Carthey et.al. 2012) o un ‘eco-holobionte’ (Singh et al 2020), impulsando la aptitud y el rendimiento de casi todos organismos en la Tierra. Un número creciente de estudios también sugiere que las comunidades microbianas de diferentes organismos están interconectadas y forman un sistema circular (Adair et al 2018). Un ecosistema saludable es un sistema con integridad de los ciclos de nutrientes y flujos de energía, estabilidad, resiliencia a perturbaciones o estrés y brotes limitados de enfermedades de plantas y animales (Lu et al., 2015; Rapport,1995; van Bruggen y Semenov, 2000). Los ecosistemas saludables también se caracterizan por una alta diversidad biológica y la interconexión entre unidades funcionales (Rapport, 1995). Por ejemplo, la diversidad bacteriana en el suelo afecta positivamente la estabilidad de la comunidad y la resiliencia funcional (Girvan et al., 2005; van Bruggen y Semenov, 2000). Las interacciones y dependencias colaborativas y mutualistas proporcionan estabilidad dentro de la comunidad al permitir la preservación de metabolismo redundante y heterogeneidad de especies entre los miembros que la componen. Las relaciones entre la biodiversidad, incluyendo la diversidad vegetal y microbiana, y la salud y el bienestar animal y humano finalmente están recibiendo la atención científica que merecen. Sin embargo, el papel de de las comunidades microbianas que componen los ecosistemas necesitan ser investigados con más detalle. El término microbioma se refiere a toda la comunidad de microorganismos dentro de un ecosistema, incluye bacterias, arqueas, virus, hongos y protozoos. Las metodologías para estudiar el microbioma mediante secuenciación de alto rendimiento pueden ser tanto a través de genes marcadores (por ej. 16S rRNA para bacterias/arqueas, 18S para hongos), como genomas completos. Los estudios metagenómicos pueden proporcionar información sobre función de los genes, estructura y organización de los genomas, identificación de nuevos genes y funciones, estructura de la comunidad y las relaciones evolutivas dentro de la comunidad microbiana y su entorno. Las tecnologías de secuenciación de alto rendimiento han disminuido su costo y esto sumado a la gran profundidad de secuenciación y las mejoras en los algoritmos bioinformáticos, han transformado al análisis metagenómico en una estrategia accesible para muchos laboratorios (Watson 2014). En Argentina y en INTA en particular, este tipo de aproximaciones requiere aún de mayor difusión y estímulo, ya que este tipo de estudios permite entender en forma integral diversos procesos biológicos que afectan a la producción agropecuaria. Por último, el concepto de Una Salud proporciona un marco teórico aplicable a este tipo de proyectos, dado que consiste en: i – un enfoque integrador y sistémico; ii- intercambios transdisciplinarios; -iii colaboración con co-creación
Sede del proyecto
Coordinadores
