Sistemas ómicos integrales: Visión holística, innovadora y sostenible para alimentar al mundo en el año 2050? Integrative omic systems: a holistic, innovative and sustainable vision for feeding the world in 2050?

Resumen

Las relaciones que hemos construido los seres humanos con los microorganismos, las plantas y los animales, han
permitido que nuestra sociedad moderna se haya desarrollado tecnológicamente. Las poblaciones humanas en la
antigüedad se alimentaban mediante la caza, la pesca, la recolección de plantas y/o sus productos. Posteriormente,
comenzó la domesticación de organismos para el cultivo de alimentos a principios del Holoceno (~11,700 años);
pero no fue sino hasta el inicio de la era Neolítica (~10-11 mil años) que se desarrollaron tecnologías rudimentarias
para tal fin. Estas condiciones permitieron el surgimiento de sociedades agropecuarias en Eurasia, Norte de África,
Centro y Sudamérica. En el caso específico de la acuicultura, los inicios de esta actividad se remontan aproximadamente
hace 4000 años en China. Desde sus orígenes, estas actividades milenarias han motivado al ser humano
para crear sistemas tecnológicos que mejoren los índices de producción de los cultivos y que cubran las demandas
alimenticias. Por lo que no es casualidad que muchos de los avances tecnológicos y científicos modernos estén
ligados con aplicaciones en la producción agropecuaria y acuícola.
De acuerdo con diversas organizaciones internacionales, para el año 2050 se espera un incremento considerable de
la población humana (9.9 billones de personas), con la consecuente demanda de alimentos y recursos ambientales.
Incluso se han empezado a desarrollar algunas estrategias para evitar la escasez de alimentos en las próximas tres
décadas. Bajo este escenario resulta prioritario incrementar el rendimiento de los cultivos y mejorar los sistemas
globales de producción alimenticia. Para lograr tales fines, se requiere de una mejor comprensión de la estructura
funcional de los genes y genomas, así como de la respuesta fisiológica de los organismos ante los cambios alimenticios
y/o ambientales.
En las últimas décadas se ha incrementado sustancialmente el acceso que tiene la humanidad a una gran cantidad de
información. En el caso de las ciencias biológicas, esto no ha sido la excepción. En la actualidad existe un enfoque
holístico llamado Biología de Sistemas que representa con modelos matemáticos las interacciones de los elementos
que influyen en los procesos biológicos. Para comprender los fenómenos a nivel molecular, los análisis se realizan
aplicando las ciencias ómicas, que nos permiten cuantificar y caracterizar grupos de moléculas participantes en la
estructura o función biológica de una célula, un tejido o un organismo bajo un tiempo y condiciones particulares.
La Genómica, Proteómica y Metabolómica, son ciencias ómicas que estudian las relaciones moleculares que presentan
los genes, las proteínas y los metabolitos con un fenotipo final determinado. Además, existen una multiplicidad
de ciencias ómicas alrededor de estas tres principales, algunas de las más comúnmente usadas son: La Transcriptómica,
que estudia cuales son los genes que están activos o expresados y la Epigenómica, que estudia como se
controla la actividad o expresión de los genes a nivel del ADN. Ambas disciplinas ayudan a describir, como el medio
ambiente (medicinas, dietas, comportamiento, interacciones, radiación, clima, contaminación, etc.) modula la
expresión de genes determinados. Aunado a las ciencias anteriores, se encuentra la Microbiómica, que estudia los
cambios de las poblaciones de microorganismos en diversos ambientes (suelo, agua, aire, alimentos, cuerpos de
los animales, etc.), cuando un factor externo cambia su calidad o cantidad (alimentación, temperatura, fotoperiodo,
interacción social, etc.).
En los últimos años se ha logrado obtener la secuencia genómica para algunos de los organismos y microorganismos
que se cultivan en el mundo. Esta información se ha utilizado para evaluar la arquitectura, estructura y complejidad molecular, así como describir ciertas características genómicas únicas que poseen. En algunas líneas genéticas de
organismos terrestres y acuícolas, se han identificado marcadores moleculares que permiten realizar una conexión
de genes específicos con características fenotípicas de rendimiento productivo e importantes rasgos económicos
(mejores tasas de conversión alimenticia, crecimiento acelerado, eficiencia reproductiva, calidad del producto, susceptibilidad
a enfermedades, entre otros).