Biologia de los microorganismos-1068 (449)

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214 G E N Ó M I C A , G E N É T I C A Y V I R O L O G Í A
profundamente en el Capitulo 9 donde se estudia la genómica y 
la filogenia de los virus. 
Incluso cuando los genomas completos no se pueden ensam-
blar, se puede obtener abundante información útil a partir de 
estudios metagenómicos. Por ejemplo, se puede analizar la pre-
sencia y distribución de los diferentes grupos taxonómicos de 
bacterias en un ambiente. Su abundancia relativa varían mucho 
en ambientes diferentes y la Figura 6.25 ilustra esta variación para 
los subgrupos principales de Proteobacteria (Capítulo 15) en un 
sitio de muestreo cerca de Hawaii, en el océano Pacífico. La luz, 
el oxígeno, los nutrientes y la temperatura cambian con la pro-
fundidad, y puede establecerse una correlación con los subgru-
pos de proteobacterias más competitivos según la profundidad 
(Figura 6.25). Un curioso descubrimiento que ha emergido de 
tales estudios metagenómicos es que la mayoría del DNA en 
los hábitats naturales no pertenece a células vivas. Por ejemplo, 
entre el 50 % y el 60 % del DNA de los océanos es DNA extra-
celular encontrado en los sedimentos de fondos marinos pro-
fundos. Presumiblemente sea DNA depositado allí cuando los 
organismos muertos de las capas superiores del océano se hun-
den hacia el fondo y se desintegran. Como los ácidos nucleicos 
son los depósitos principales de fosfato, este DNA contribuye 
en gran manera al ciclo global del fósforo. 
Metagenómica y el estudio del «bioma»
Se estima que el cuerpo humano contiene alrededor de 10 billo-
nes (1013) de células, pero cada uno de nosotros también es por-
tador de alrededor de diez veces más células procariotas que 
células humanas. Este conjunto de células procariotas es cono-
cido como el microbioma humano. La mayoría de estos proca-
riontes habitan en el intestino y la mayoría pertenecen a dos 
grupos bacterianos, Bacteroidetes y Firmicutes (Capítulo 15). 
Un descubrimiento fascinante ha sido que la composición del 
MINIRREVISIÓN
 ¿Qué técnicas son utilizadas para monitorizar el metaboloma?
 ¿Qué es un metabolito secundario?
 ¿Por qué la biología de sistemas depende de la potencia de 
los ordenadores? ¿Qué es una «propiedad emergente»?
6.10 Metagenómica
Las comunidades microbianas contienen muchas especies de 
Bacteria y de Archaea, la mayoría de las cuales nunca han sido 
cultivadas o identificadas oficialmente. La metagenómica, tam-
bién llamada genómica ambiental, se ocupa de analizar el con-
junto de DNA o RNA procedente de una muestra ambiental que 
contiene organismos que no han sido previamente aislados o 
identificados. Del mismo modo que el contenido total de genes 
de un organismo es su genoma, el contenido total de genes de 
los organismos que habitan un ambiente es conocido como su 
metagenoma (Tabla 6.6). Además de los análisis metagenómi-
cos basados en la secuenciación del DNA, se pueden usar aná-
lisis basados en RNA o proteínas para explorar los patrones de 
expresión génica en comunidades microbianas naturales. Con 
las tecnologías actuales, estos estudios pueden hacerse incluso 
en células individuales (véase Explorando el mundo micro-
biano, «Genómica, una célula a la vez»). La genómica de células 
individuales se tratará con más profundidad en el Capítulo 18.
Ejemplos de estudios metagenómicos
Se han investigado varios ambientes mediante proyectos de 
secuenciación del metagenoma a gran escala. Los ambientes 
extremos, como las aguas ácidas de escorrentía de las minas 
suelen tener una diversidad limitada de especies. En estos 
ambientes ha sido posible aislar DNA comunitario y ensamblar 
muchas de sus secuencias en genomas individuales casi com-
pletos. En cambio, los ambientes complejos como los suelos fér-
tiles o ambientes acuáticos plantean más dificultades y en estos 
casos es mucho más dif ícil ensamblar genomas completos. 
Sin embargo, a partir de los estudios metagenómicos llevados 
a cabo hasta ahora se ha realizado un hallazgo sorprendente: 
la mayoría de los genes de las muestras ambientales no per-
tenecen a organismos celulares sino a virus. Esto se trata más 
Figura 6.24 Componentes de la biología de sistemas. El resultados de
los análisis de varias «ómicas» se combinan y se integran sucesivamente para 
obtener una visión más amplia de la biología completa de un organismo.
Genoma Transcriptoma Proteoma Metaboloma
Redes reguladoras Rutas metabólicas
Subsistemas
funcionales
Subsistemas
funcionales
Sistema
biológico
integrado
Figura 6.25 Metagenómica de proteobacterias en el océano. Se
muestra la distribución según la profundidad de los principales subgrupos 
de proteobacterias (alfa �, beta �, gamma �, y delta �) en el océano Pacífico. 
Muchos otros tipos de bacterias también están presentes (no se muestran). 
Datos adaptados de Kembel, S.W., J.A. Eisen, K.S. Pollard, and J.L. Green. 
2011. PLoS One 6: e23214.
10 70 130 200 500 770 4.000
20
40
60
80
100
Profundidad (m)
P
ro
te
o
b
a
c
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