Bienvenido a CLP10 «Ómicas ambientales integradas – muestras ecológicas y seguimiento de nichos»
En breve
CLP10 está previsto para:
- Profesionales académicos (profesores, tutores, supervisores); EQF 8
CLP10 Resumen
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.
El ARNm ambiental (transcriptómica ambiental) recupera transcriptomas de conjuntos microbianos que carecen de información sobre los tipos de genes expresados a nivel comunitario. Vincula el potencial genético microbiano con su actividad biogeoquímica. Sin embargo, la visión de utilizar este enfoque para diversas aplicaciones en ciencias ambientales a nivel molecular se ve obstaculizada por las dificultades técnicas de trabajar con ARNm, como la falta de un mecanismo de poliadenilación, vidas medias muy cortas de los ARNm y la falta de abundancia de moléculas de ARNm en su interior. el conjunto de ARN total en la célula microbiana, lo que da como resultado señales de detección deficientes. Se han desarrollado protocolos para superar estas dificultades y facilitar los análisis de transcriptomas ambientales parciales. Entre los estudios prometedores, la recuperación de secuencias comunitarias específicas de genes funcionales esenciales para estudios ecológicos cuantitativos, la generación de nuevas hipótesis para procesos microbianos conocidos o la evaluación (con la ayuda de la genómica ambiental) del potencial genético y los patrones de actividad de Se pueden enumerar conjuntos microbianos naturales.
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.
La protección ambiental contemporánea ha enfatizado cómo se pueden utilizar las tecnologías moleculares y «ómicas» para determinar la naturaleza, el comportamiento y las funciones de las comunidades microbianas presentes en los ecosistemas para limitar y eliminar la contaminación. Las «ómicas» ambientales tienen como objetivo comprender mejor los procesos metabólicos de una amplia variedad de organismos y/o comunidades microbianas complejas para mejorar las relaciones fenotipo-genotipo, proporcionando así nuevos conocimientos sobre las moléculas y procesos clave responsables de la adaptación de los organismos en respuesta a los cambios ambientales. Los avances en los nuevos enfoques ómicas (metagenómica, meta-transcriptómica, meta-proteómica, metabolómica y fluxómica) y el enfoque multi-ómico aplicado han generado información invaluable sobre comunidades microbianas y aplicaciones biotecnológicas esenciales, desde la biorremediación de contaminantes hasta el diseño de biosensores innovadores, la detección de nuevos catalizadores o producción biológica de materiales y productos. Los avances en las tecnologías «ómicas» nos permitirán explorar y caracterizar nuevos entornos y procesos para desarrollar y optimizar nuevas aplicaciones biotecnológicas.
Objetivos educativos
Este CLP ofrece nuevos conocimientos y competencias sobre:
- 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.
- La transcriptómica ambiental vincula el potencial genético con la actividad biogeoquímica microbiana.
- Pasos básicos del protocolo de análisis de transcriptomas ambientales parciales.
- Distintos enfoques y soluciones para superar las dificultades de la heterogeneidad transcripcional.
- 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
- Мultiomics enfoque holístico en la investigación ecológica mediante el uso de tecnologías ómicas.
- Técnicas y enfoques ómicos para aplicaciones biotecnológicas: biodegradación, biorremediación, agricultura sostenible, reducción/mitigación del daño medioambiental.
- Perspectivas y retos de la aplicación biotecnológica de las técnicas «оmicas
Resultados de aprendizaje esperados
Al finalizar este módulo, los estudiantes podrán:
- 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.
- Presentar el núcleo del ARNm ambiental (transcriptómica ambiental)
- Explicar las dificultades técnicas de trabajar con ARNm.
- Conocer y aplicar los pasos básicos del protocolo de análisis de transcriptomas ambientales parciales.
- Comprender las principales aplicaciones prometedoras del enfoque de ARNm ambiental en ecología microbiana.
- Aplicar las buenas prácticas del estado del arte en transcriptómica unicelular y secuenciación de ARN unicelular.
- 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.
- Describir los enfoques ómicos en la investigación ecológica.
- Presentar el papel de un enfoque multiómico holístico para la biorremediación y la protección ambiental.
- Revelar el potencial de las técnicas y enfoques multiómicos para aplicaciones biotecnológicas en un contexto ambiental.
- Explicar una solución multimix para desarrollar biotecnología para reducir la contaminación por petróleo y mitigar el daño ambiental.
- Definir las principales perspectivas y desafíos en la aplicación de técnicas ómicas para aplicaciones biotecnológicas en un contexto ambiental.
Composición
Este CLP comprende dos Unidades de Resultados de Aprendizaje (ULO 9 & ULO 10)
- ULO 9:
- Módulo 2: Transcriptómica: abordar nichos ecológicos
- Módulo 7: Transcripciones de genes microbianos en muestras ambientales
- ULO 10
- Módulo 6: Base de datos ambiental y bioinformática
- Módulo 11: Técnicas ómicas para aplicaciones biotecnológicas
Contenidos de aprendizaje
Acceda aquí al contenido didáctico del CLP10!
>>> Transcriptómica: abordar nichos ecológicos
>>> Transcripciones de genes microbianos en muestras ambientales
Evaluación de conocimientos
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Puntos de crédito ECTS y certificado
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