Bienvenido a CLP1 «Genómica y transcriptómica medioambientales – hábitats terrestres»
En breve
CLP1 está previsto para:
CLP1 Resumen
El avance de los enfoques basados en el ADN para la generación e interpretación de datos del genoma abarca, entre otros, el estudio de los genomas a escala ambiental utilizando ADN ambiental (eDNA). El ADNe es el material genético de origen nuclear y mitocondrial liberado por un organismo en el medio ambiente. Se obtiene directamente de muestras ambientales (terrestres o acuáticas) sin necesidad de disponibilidad de biomaterial y se utiliza como un enfoque de muestreo no invasivo, estandarizado, eficiente y fácil de manipular. Por lo tanto, el muestreo de ADNe se aplica para monitorear la distribución de especies y opera a través de protocolos sensibles y rentables. Aunque los desafíos e inconvenientes técnicos actuales que enfrentan los científicos están relacionados principalmente con los obstáculos en la obtención, secuenciación e interpretación de datos del eDNA, el potencial de las aplicaciones del eDNA es indudable. Las perspectivas sobre las aplicaciones del eDNA cubren la mejora de los métodos de campo y protocolos de laboratorio para su detección y los avances técnicos en la aplicación del eDNA como herramienta de inventario y seguimiento de la biodiversidad.
El suelo es responsable de proporcionar a los ecosistemas de la Tierra servicios vitales para su existencia. Las actividades humanas y los efectos del cambio climático afectan negativamente la salud del suelo. Existe una necesidad urgente de estrategias que permitan minimizar estos impactos y proteger los suelos. Un enfoque racional es el empleo de bioindicadores para caracterizar las variaciones en la salud del suelo. Los microorganismos son biomarcadores versátiles de la salud del suelo, ya que el microbioma del suelo responde rápidamente a los cambios ambientales. La aplicación de herramientas genómicas/metagenómicas contribuye a revelar todo el potencial de estos biomarcadores. Los estudios genómicos/metagenómicos de las comunidades microbianas del suelo destacan la diversidad estructural y funcional de los microorganismos, la identificación de especies, la caracterización de nuevos genes y el descubrimiento de actividades enzimáticas y compuestos activos. La metagenómica guiada (codificación de barras metabólica), la metagenómica shotgun, el enfoque One-Health hacia la salud del suelo, la ecogenómica y el inventario global del microbioma del suelo son técnicas impactantes que permiten la exploración de la biodiversidad, la estructura de la comunidad y las funciones potenciales de las comunidades microbianas del suelo.
La transcriptómica del paisaje explora las transcripciones de ARN (ARNm y diferentes ARN pequeños) en una muestra ambiental determinada en el momento de su recolección. Esta rama emergente de la transcriptómica revela los vínculos entre las variaciones genéticas y fenotípicas y los procesos a escala de paisaje para determinar cómo los patrones de expresión del genoma reflejan el paisaje ambiental a través del funcionamiento de los organismos y la diferenciación genética entre poblaciones. La transcriptómica del paisaje realiza estudios de flujo genético, deriva genética y adaptación local en grandes escalas espaciales. Explora técnicas de alto rendimiento, estandarizadas y fácilmente aplicadas a una diversidad de organismos (micro-matrices de ADN y tecnología RNAseq). La transcriptómica del paisaje evalúa el impacto de los estímulos ambientales naturales y sus fluctuaciones (por ejemplo, condiciones de estrés) en la expresión genética y las respuestas transcriptómicas a nivel poblacional. Además, proporciona datos útiles para las relaciones organismo-ambiente en la gestión de prácticas de conservación. La transcriptómica del paisaje posee un gran potencial para estudiar organismos sin recursos genómicos, identificar transcripciones novedosas y dilucidar el papel de la modulación transcripcional.
La biotecnología ambiental es la aplicación de principios y técnicas de la biotecnología para estudiar y gestionar el medio ambiente natural. Implica el uso de microorganismos y otros agentes biológicos para realizar tareas beneficiosas para el medio ambiente, como limpiar sitios contaminados, mejorar la salud del suelo y reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. Ejemplos de aplicaciones de biotecnología ambiental incluyen el uso de bacterias para descomponer contaminantes en el agua y el suelo, el uso de algas para absorber el exceso de nutrientes de las aguas residuales y el uso de hongos para descomponer la materia orgánica en los vertederos. La biotecnología ambiental tiene el potencial de contribuir a encontrar soluciones sostenibles a los problemas ambientales y es un área de investigación y desarrollo activo. La base de datos ambiental proporciona acceso a literatura científica internacional relacionada con todos los aspectos de la calidad ambiental, el monitoreo, la gestión de recursos y la conservación. La bioinformática es esencial para comprender los procesos ecológicos, gestionar datos y desarrollar herramientas para abordar los desafíos globales.
Objetivos educativos
Este CLP ofrece nuevos conocimientos y competencias sobre:
- eDNA como herramienta para el seguimiento de especies, poblaciones y comunidades a nivel molecular
- Muestreo de ADNe y sus desafíos e inconvenientes técnicos
- Áreas de aplicación del ADN y potencial futuro
- Uso de microorganismos como biomarcadores del salud de suelo
- Perspectivas teóricas y prácticas en estudios genómicos/metagenómicos de comunidades microbianas del suelo
- Aplicaciones modernas de la genómica para la salud del suelo: enfoque One Health, ecogenómica e inventario global del microbioma del suelo
- Conceptos básicos de transcriptómica y transcriptómica del paisaje
- Realización de estudios transcriptómicos de microorganismos no modelo en ambientes naturales.
- Desafíos y perspectivas de la transcriptómica del paisaje
- Métodos bioinformáticos y herramientas de software para comprender datos biológicos.
- Ciencia de datos: bases de datos ambientales que aseguran acceso a una gran cantidad de información relacionada con las ciencias ambientales.
- Ciencias ambientales: campo que estudia el medio ambiente y resuelve problemas ambientales.
- Retos y perspectiva de la bioinformática ambiental
Resultados de aprendizaje esperados
Al finalizar este módulo, los estudiantes podrán:
- Definir el eDNA como herramienta para el seguimiento de especies, poblaciones y comunidades a nivel molecular
- Explicar las áreas de aplicación del eDNA de origen microbiano y macroorganismos en diferentes hábitats y periodos de tiempo.
- Reconocer y aplicar protocolos de muestreo de ADNe para monitorear la distribución de especies.
- Explicar los desafíos técnicos y los inconvenientes del muestreo de eDNA y la interpretación de datos.
- Comprender el potencial de las aplicaciones de eDNA
- Presentar la metagenómica como herramienta bioindicadora para la evaluación de la salud del suelo
- Utilizar la metagenómica del suelo para asociar miembros específicos a las comunidades microbianas con las transformaciones que experimentan ciertos suelos.
- Comprender los principios de la metagenómica guiada (codificación de barras metabólica) y sus ventajas y desventajas.
- Poner en práctica la técnica metagenómica para comprender la composición taxonómica y el potencial funcional de las comunidades de microorganismos del suelo
- Utilizar el enfoque metagenómico en aproximaciones de “One-Health” y Eco-Genomics
- Describir los principios de transcriptómica/transcriptómica del paisaje
- Aplicar aproximaciones de transcriptómica del paisaje en ecología, evolución y conservación.
- Definir las principales categorías de estudios transcriptómicos del paisaje de sistemas silvestres en ambientes naturales.
- Explicar los enfoques para la recopilación, análisis y explicación de datos transcriptómicos de entornos naturales.
- Comprender la expresión génica como un proceso específico de tejido y basado en el tiempo
- Describir los principios y aspectos clave de la bioinformática ambiental y sus métodos y herramientas de software.
- Utiliczar diferentes bases de datos ambientales que cubran todos los aspectos del impacto humano en el medio ambiente.
- Definir las principales categorías de las ciencias ambientales.
- Explicar la aplicación de la bioinformática ambiental.
- Definir los desafíos, límites y perspectiva de la bioinformática Ambiental.
Composición
Este CLP comprende dos Unidades de Resultados de Aprendizaje (ULO 1 & ULO 5)
- ULO 1:
- Módulo 1: Genómica: ADN ambiental y muestreo
- Módulo 8: Enfoque genómico para desarrollar biomarcadores del suelo
- ULO 5
- Módulo 2: Transcriptómica: abordando nichos ecológicos
- Módulo 6: Base de datos ambientales y bioinformática
Contenidos de aprendizaje
Acceda aquí al contenido didáctico del CLP1!
>> Genómica: ADN ambiental y muestreo
>> Enfoque genómico para desarrollar biomarcadores del suelo
Evaluación de conocimientos
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Puntos de crédito ECTS y certificado
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