Investigadors catalans desenvolupen la ecometabolòmica: una nova ciència per entendre els ecosistemes

Investigadors del CREAF, del CSIC i de la UAB han publicat recentment un article al PNAS on es demostra, per primer cop a la història, que la metabolòmica, a banda de ser útil en biomedicina,  també es pot utilitzar en els estudis d’ecologia. Amb aquesta tècnica els ecòlegs podran entendre com funcionen internament els éssers vius d’un ecosistema i preveure com afecten els  canvis ambientals als nostres espais naturals. Els experts catalans han batejat aquesta  nova branca científica amb el nom de ecometabolòmica.

La metabolòmica és una tècnica que permet conèixer l’activitat interna de les cèl·lules i els organismes. Científics de tot el món la utilitzen en medicina per desenvolupar medicaments, per fer seguiment de transplantaments o per millorar la nutrició.

Recentment, un equip de recerca format per investigadors del CREAF, del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) i de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB)  ha fet un pas revolucionari en l’ús d’aquesta tècnica en l’àmbit de l’ecologia. Els resultats s’han publicat al darrer número de la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).  Els investigadors Albert Rivas, Jordi Sardans, Marc Estiarte i Josep Peñuelas, membres del CREAF i del CSIC, i Míriam Pérez Trujillo, de la UAB, han demostrat que la metabolòmica és molt útil per entendre el funcionament intern dels éssers vius d’un ecosistema davant dels canvis ambientals. Fins ara s’havia observat que la sequera o els canvis de temperatura, per exemple, modificaven la composició química dels organismes vius, però no es podia explicar el motiu d’aquest fet. Ara, amb la metabolòmica això ja és possible. Ells mateixos han batejat aquesta nova branca de la ciència amb el nom de ecometabolòmica i confien que ha d’ajudar a interpretar com utilitzen els recursos els organismes vius d’un ecosistema a l’hora de créixer, emmagatzemar nutrients, respondre a un canvi ambiental  o defensar-se dels enemics.

 En aquest article els autors utilitzen la ecometabolòmica per explicar els processos interns que duen a terme les plantes quan estan sotmeses a un estrés ambiental. Per exemple expliquen com la manca d’aigua atura el creixement de les plantes i provoca un augment del seu contingut intern de potassi, un dels components elementals de les plantes.

“Amb l’ecometabolòmica podem fotografiar l’interior de les cèl·lules i veure que la planta ha tret recursos per al creixement per dedicar-los a mecanismes adreçats a retenir l’aigua al seu interior. Per fer-ho acumula grans quantitats de potassi i de metabòlits secundaris rics en carboni i pobres en nitrogen i fòsfor que l’ajuden a retenir aigua i evitar que s’evapori, detalla el Dr. Sardans"

Els resultats del treball també expliquen perquè amb l’arribada de la primavera les plantes comencen a créixer augmentant les seves proporcions internes de nitrogen i fòsfor. Gràcies a l’ecometabolòmica els experts demostren que les cèl·lules vegetals a la primavera estan molt actives i consumeixen els fòsfor i el nitrogen com si fossin els maons per construir estructures més complexes com les fulles, les branques o les flors. “Fins ara sabíem que la relació entre el nitrogen i el fòsfor canviava al llarg de l’any depenent de si les condicions ambientals eren favorables per al creixement, però només podíem especular com és relacionava això amb els canvis metabòlics interns. Ara, amb l’ús de la metabolòmica podem conèixer com va canviant el metabolisme i així entendre perquè canvien els continguts de nitrogen i fòsfor” explica Albert Rivas-Ubach el doctorant que ha treballat en aquest projecte.

“Els resultats obtinguts ens demostren que l’arribada de la primavera en un ecosistema, un fet que podem veure a simple vista amb la floració de moltes plantes, té unes conseqüències en la composició química dels seus organismes i en la seva activitat cel·lular”, comenta el Dr. Peñuelas. Així doncs, per primer cop a la història de l’ecologia  s’han aplicat a la vegada estudis metabolòmics conjuntament amb estudis dels canvis químics elementals i dels canvis ecofisiològics. Això ha d’ajudar a poder establir lleis generals i vincular els canvis als ecosistemes als canvis en la composició química elemental dels seus organismes.

La metabolòmica delata l’estil de vida dels organismes

Els organismes vius són capaços d’assimilar substàncies o de fabricar-les, així com de degradar-les i produir energia. Si un individu està estressat, si necessita energia o si vol atraure el sexe contrari haurà de dur a terme una reacció química que li permeti sobreviure.

En conjunt, totes les reaccions químiques que permeten que un individu mantingui les seves funcions vitals són el que anomenem el metabolisme.

Així doncs, un ambient calorós o massa fresc pot alterar-lo. De fet, com que l’ambient on vivim canvia de forma constant, es diu que el metabolisme és dinàmic.

Si un científic pogués determinar com està el nostre metabolisme a cada moment,  podria conèixer amb tot detall quin és el nostre estil de vida i com canvia l’ambient en què vivim.  És per això que els científics utilitzen la metabolòmica per fotografiar l’activitat metabòlica de les nostres cèl·lules i conèixer amb molta fiabilitat el ritme i estil de vida d’un individu.

Ref: http://www.pnas.org/content/early/2012/02/17/1116092109.abstract