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La Antártida es uno de los ambientes más extremos del planeta. Las bajas temperaturas, la radiación ultravioleta y la limitada disponibilidad de nutrientes obligan a los organismos que viven allí a desarrollar estrategias particulares para sobrevivir. Entre ellos se encuentra Pseudogymnoascus australis, un hongo antártico cuyo genoma y actividad metabólica fueron analizados en una investigación liderada por la Dra. Karla Leal, académica de la Universidad Autónoma de Chile.
El estudio permitió avanzar en el conocimiento de una especie sobre la que existía poca información genética y química. A través de herramientas de genómica y metabolómica, el equipo buscó comprender qué capacidad tiene este organismo para producir metabolitos secundarios y qué ocurre cuando se estimulan vías metabólicas que permanecen poco activas o silenciosas en condiciones habituales de laboratorio.
Los resultados fueron publicados en la revista científica IMA Fungus, en el estudio “Exploration of inactive metabolic pathways in Antarctic Pseudogymnoascus australis through elicitation: a genomic and metabolomic approach to investigate its biotechnological potential”.
Entre sus principales hallazgos, la investigación reportó el primer genoma anotado de P. australis e identificó 44 grupos de genes biosintéticos, relacionados con la capacidad del hongo para producir distintos metabolitos secundarios.
Cuando un hongo sale de la Antártida
Para estudiar el organismo, el equipo secuenció y analizó su ADN. Sin embargo, conocer su genoma era solo una parte del desafío.
Los microorganismos que viven en ambientes extremos han evolucionado bajo condiciones muy diferentes a las que encuentran cuando son cultivados en un laboratorio. Al cambiar ese entorno, algunas de las respuestas metabólicas que desarrollan para enfrentar el estrés ambiental pueden dejar de manifestarse.
“Cuando los traemos al laboratorio, por decirlo de alguna forma, como que se relajan”, explica Leal. “Entonces no pudimos sacarles el máximo potencial”.
Para enfrentar este problema, el equipo utilizó técnicas de elicitación, es decir, aplicó estímulos capaces de provocar respuestas metabólicas en el hongo. La investigación empleó distintos elicitores y medios de cultivo con el objetivo de activar vías metabólicas que no se expresaban de la misma forma en condiciones habituales.
Esta estrategia permitió detectar actividad metabólica previamente no observada y explorar con mayor profundidad la diversidad química del organismo. El estudio concluyó que la combinación de aproximaciones genómicas y metabolómicas puede ser útil para investigar el potencial químico de hongos adaptados a bajas temperaturas.
Las pistas que esconde su genoma
El análisis genómico permitió predecir 44 grupos de genes biosintéticos, entre los que se encuentran sistemas relacionados con la producción de péptidos no ribosomales, policétidos y sistemas híbridos. Estos grupos de genes son relevantes porque pueden contener la información necesaria para producir metabolitos secundarios: moléculas que no participan directamente en las funciones básicas del organismo, pero que pueden desempeñar un papel en procesos como la adaptación al ambiente o la interacción con otros seres vivos.
Para la Dra. Leal, uno de los aspectos más interesantes de estudiar estos organismos es comprender cómo las moléculas que producen se relacionan con su capacidad para sobrevivir en ambientes extremos. Los hongos antárticos han evolucionado bajo condiciones de frío, radiación y disponibilidad limitada de nutrientes. Por ello, investigar su metabolismo podría ayudar a entender qué mecanismos utilizan para responder a estos desafíos.
Ese conocimiento también puede abrir preguntas sobre posibles aplicaciones futuras. Sin embargo, para avanzar en esa dirección primero es necesario identificar qué moléculas están detrás de las propiedades observadas en los extractos.
“El extracto contiene muchas moléculas”, explica Leal. “La siguiente etapa sería separarlas, lograr aislar ciertas moléculas en particular y probarlas en distintas áreas”.
Una de esas áreas es la agricultura. Según explica la investigadora, se podrían aislar determinados compuestos y evaluar posteriormente su actividad de manera individual. Entre las líneas de interés se encuentran, por ejemplo, moléculas con potencial actividad antifúngica, que podrían ser estudiadas frente a hongos patógenos.
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La melanina como una de las líneas de interés
Entre las posibilidades que menciona la investigadora se encuentra el estudio de la melanina, un pigmento producido por diversos organismos y asociado a mecanismos de protección frente a condiciones ambientales. La Dra. Leal plantea que caracterizar la melanina producida por este tipo de hongos podría abrir una línea de investigación vinculada a sus propiedades antioxidantes.
“Si se pudiera caracterizar esa melanina, podría ser un excelente antioxidante”, señala.
La búsqueda de nuevos compuestos antimicrobianos es otra de las áreas que vuelve particularmente interesante el estudio de microorganismos.
El genoma de Pseudogymnoascus australis contiene grupos de genes asociados a sistemas biosintéticos como los péptidos no ribosomales y los policétidos. Estas familias de metabolitos han sido ampliamente estudiadas en otros organismos debido a la diversidad de actividades biológicas que pueden presentar.
De esta manera, el estudio permite saber dónde buscar y qué rutas metabólicas podrían resultar interesantes, pero todavía queda por determinar qué moléculas produce el hongo en cada condición, cuáles pueden aislarse y qué actividad biológica presentan.
La Antártida como un laboratorio natural
El interés por estos microorganismos no se limita a sus posibles aplicaciones biotecnológicas. Para la Dra. Leal, estudiar organismos adaptados a las condiciones antárticas también puede ayudar a comprender cómo responde la vida frente a cambios ambientales.
La Antártida representa un escenario particularmente relevante para investigar los efectos del calentamiento global. Comprender cómo los hongos responden a cambios en la temperatura y en otras condiciones ambientales podría aportar información sobre sus mecanismos de adaptación.
En ese sentido, la genómica permite observar la capacidad metabólica y genética de estos organismos y abrir nuevas preguntas sobre su evolución.
“Estudiar el genoma de los hongos nos podría permitir adelantarnos a qué procesos genéticos están desarrollando”, explica Leal. “De aquí a 100 años van a existir muchos más hongos patógenos. Pero el punto es que los hongos son tan complejos genéticamente y son tan poco estudiados que no tenemos una forma de poder adelantarnos a lo que ellos están desarrollando”.
Es por esto que la investigación abre caminos hacia posibles aplicaciones en ámbitos como la agricultura y el desarrollo de compuestos con actividad biológica, pero también entrega nuevas herramientas para estudiar la adaptación de microorganismos a temperaturas extremas y comprender mejor la evolución de los hongos frente a un ambiente cambiante. Detrás de un pequeño organismo adaptado a las condiciones de la Antártida existe, así, una diversidad genética y química que recién comienza a explorarse.
