Next-generation insect digitization: combining phenomics and genomics by subsequent synchrotron X-ray imaging and DNA sequencing
Este estudio demuestra que al optimizar los parámetros de irradiación y realizar microtomografía de rayos X de sincrotrón rápida antes de la extracción de ADN, los investigadores pueden obtener con éxito tanto datos morfológicos 3D de alta resolución como secuencias genómicas de alta calidad a partir de los mismos especímenes de insectos, permitiendo así una digitalización integradora y exhaustiva de la biodiversidad.
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Para comprender la vida de un insecto, los científicos a menudo necesitan observar dos cosas muy diferentes: la forma de su cuerpo y el código dentro de sus células. La forma, o morfología, le indica a los investigadores cómo un animal se mueve, se alimenta y se integra en su mundo. El código, o genética, revela su historia familiar y cómo ha cambiado a lo largo del tiempo. Durante mucho tiempo, estudiar estos dos aspectos requirió dos caminos separados. Para ver el interior de una criatura diminuta sin abrirla, los científicos utilizan potentes rayos X que crean imágenes tridimensionales detalladas. Para leer el código genético, deben romper la criatura para extraer su ADN. El problema es que estos dos métodos suelen enfrentarse entre sí. Los mismos rayos X necesarios para ver el cuerpo pueden dañar el ADN, y el proceso de obtención del ADN a menudo arruina las delicadas estructuras internas que los rayos X debían preservar. Esto crea una brecha en nuestro conocimiento, especialmente para los insectos pequeños, donde perder una parte de los datos significa perder la oportunidad de conectar su forma física con su identidad genética.
Un equipo de investigadores se propuso cerrar esta brecha probando si podían obtener tanto las imágenes 3D detalladas como el código genético del mismo insecto exacto. Se centraron en tres especies comunes de insectos, utilizándolas como modelos para ver si un orden de operaciones específico podía salvar ambos tipos de información. Los científicos tomaron más de 1,000 especímenes y los expusieron a rayos X de alta energía bajo muchas configuraciones diferentes. Querían ver si la radiación rompería el ADN en fragmentos tan pequeños que no pudiera ser leído posteriormente. Después de escanear los insectos, extrajeron cuidadosamente el material genético y probaron su calidad utilizando métodos estándar que comprueban marcadores genéticos específicos y tramos más largos de ADN. También examinaron las imágenes 3D para asegurar que los escaneos fueran lo suficientemente claros como para mostrar detalles finos.
Los resultados mostraron que los dos métodos no tienen por qué ser enemigos, pero deben utilizarse en una secuencia específica. Los investigadores descubrieron que, si escaneaban los insectos primero con los potentes rayos X y luego extraían el ADN, aún podían obtener datos genéticos de alta calidad. La clave fue optimizar la configuración del escaneo y avanzar rápidamente al paso de la extracción. Si el orden fuera el inverso, o si el escaneo fuera demasiado largo o intenso, el ADN quedaría demasiado dañado para ser utilizado. Este trabajo demuestra que es posible construir un registro digital completo de un insecto, capturando su forma física y su historia genética a partir de un solo individuo. Al establecer estos pasos prácticos, el estudio ofrece una forma de digitalizar la biodiversidad de manera más exhaustiva, permitiendo a los científicos estudiar la historia completa de un organismo sin tener que elegir entre ver su cuerpo o leer sus genes.
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