Bienvenido a CLP3 «Genómica y metabolómica medioambientales – contaminación atmosférica»
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.
Los enfoques ómicos para estudiar los efectos sobre la salud de la exposición a contaminantes del aire comprenden investigaciones sistemáticas a nivel genómico. La genómica y la epigenómica contribuyen a la evaluación de la respuesta a la exposición a contaminantes del aire a través de estudios basados en polimorfismos de un solo nucleótido (SNP) en el ADN (en todo el genoma) y cambios epigenómicos como diferencias en la metilación del ADN y modificaciones postraduccionales de las histonas (en todo el epigenoma). Los cambios genoma/epigenoma que resultan de la interacción gen-ambiente influyen en la expresión y función de las proteínas a nivel metabólico, impactando así las funciones celulares en respuesta a la contaminación del aire. La evaluación de estos cambios a través de herramientas de genómica/epigenómica facilita la comprensión de los efectos adversos de los contaminantes del aire. Este estudio de caso presenta datos sobre el estado del arte en estudios de asociación de SNP en todo el genoma, cambios en la metilación del ADN y modificaciones postraduccionales de histonas que ocurren con la exposición a contaminantes del aire. El material también revela GWIS y modelos conceptuales para estudios epidemiológicos epigenéticos de la contaminación del aire como perspectivas de investigación ventajosas.
La metabolómica proporciona un análisis cualitativo y cuantitativo de miles de pequeñas moléculas naturales (metabolitos) necesarias para el mantenimiento, el crecimiento y el funcionamiento normal de las células. A pesar de su tamaño, estos metabolitos pueden causar enfermedades graves, limpiar el suelo y el agua contaminados e impulsar los ciclos biogeoquímicos que dan forma al clima global. La metabolómica microbiana encuentra aplicaciones en los campos medioambientales, médicos y biotecnológicos. La metabolómica medioambiental estudia los efectos del entorno de crecimiento en el desarrollo de un organismo en condiciones naturales, no controladas. La metabolómica medioambiental estudia también el impacto del estrés medioambiental (contaminación y cambio climático) en la salud de los organismos que viven en nuestro entorno natural. Las áreas de aplicación de la metabolómica medioambiental incluyen la toxicología acuática y terrestre, las enfermedades de los organismos, el seguimiento medioambiental y la evaluación de riesgos ecológicos. Las herramientas utilizadas para medir los niveles de metabolitos incluyen la espectroscopia de resonancia magnética nuclear (RMN) y la espectrometría de masas. Debido a la enorme cantidad de datos recopilados a partir de los experimentos, se aplican las matemáticas y la informática para analizarlos.
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 future.
- Enfoques ‘ómicos’ (especialmente genómica y epigenómica) para estudiar los efectos negativos de la exposición a contaminantes del aire.
- Estudios de asociación de todo el genoma (GWAS). Estudios de interacción de todo el genoma (GWIS) de la exposición a la contaminación del aire.
- Impacto de las modificaciones epigenómicas en la investigación de la contaminación del aire.
- Metabolómica Ambiental.
- Principales categorías de metabolómica ambiental e innovaciones metodológicas y técnicas relacionadas.
- Desafíos y perspectivas de las aplicaciones metabolómicas ecológicas.
- 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.
- Describir cómo los estudios de asociación de todo el genoma pueden mejorar nuestra comprensión de los efectos adversos de los contaminantes del aire.
- Comprender los vínculos entre la exposición a contaminantes del aire y el epigenome.
- Presentar los principios de los enfoques del “gen candidato” y del “genoma completo” (“independiente de la hipótesis”) como herramientas para la evaluación de la respuesta biológica a la exposición a contaminantes del aire.
- Examinar el papel causal del epigenoma en los efectos adversos de las exposiciones ambientales, utilizando la contaminación del aire como modelo.
- Conozca la esencia del enfoque para el uso de GWAS para medir la exposición controlada a contaminantes del aire en personas sanas.
- Describir los principios de la metabolómica/metabolómica ambiental.
- Aplicar estudios de metabolómica para evaluar metabolitos y la diversidad de ecosistemas y comunidades.
- Definir las principales categorías de investigación en metabolómica ambiental.
- Explicar la aplicación de la metabolómica ambiental para la ingeniería metabólica, la ecología microbiana y la investigación ambiental.
- Definir los desafíos, límites y perspectivas de la metabolómica ambiental.
- 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 3 & ULO 7)
- ULO 3:
- Módulo 1: Genómica: ADN ambiental y muestreo
- Módulo 10: Genómica de la contaminación del aire
- ULO 7
- Módulo 4: Metabolómica: estudia la respuesta de los microorganismos a los factores estresantes ambientales
- Módulo 6: Base de datos ambientales y bioinformática
Contenidos de aprendizaje
Acceda aquí al contenido didáctico del CLP3!
>> Genómica: ADN ambiental y muestreo
>> Genómica de la contaminación del aire
>> Metabolómica: estudia la respuesta de los microorganismos a los factores estresantes ambientales
Evaluación de conocimientos
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Puntos de crédito ECTS y certificado
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