Científicos presentan TMarSel y scikit-bio, tecnologías que mejoran el estudio de comunidades microbianas y potencian la investigación biomédica y ambiental.

Las comunidades microbianas forman la base de muchos procesos esenciales en la salud humana y el equilibrio de los ecosistemas, desde el microbioma intestinal hasta los suelos, los océanos y la atmósfera.

Sin embargo, su enorme diversidad y la complejidad de los datos que generan han supuesto una barrera para poder comprender su verdadera función. Ahora, investigadores de Arizona State University (ASU) han presentado dos herramientas innovadoras que prometen transformar el análisis de estos microbios, abriendo nuevas posibilidades en biomedicina, ecología y ciencia ambiental.

TMarSel (Tree-based Marker Selection)

El primer desarrollo, llamado TMarSel (Tree-based Marker Selection), redefine cómo se construyen los árboles evolutivos microbianos.

Tradicionalmente, los científicos han tenido que depender de un número limitado de genes marcadores para rastrear la historia evolutiva de microbios, pero este enfoque puede fallar cuando los genomas son incompletos o presentan discrepancias de calidad. TMarSel automatiza la selección óptima entre miles de familias génicas para construir árboles evolutivos robustos y fiables incluso con datos complejos o fragmentados, facilitando así estudios de diversidad y evolución microbiana a gran escala.

Scikit-bio

Paralelamente, el equipo ha impulsado scikit-bio, una biblioteca de software de código abierto que ya se ha convertido en una referencia mundial para el análisis de grandes conjuntos de datos biológicos.

Scikit-bio ofrece más de 500 funciones especializadas para comparar comunidades microbianas, calcular diversidad, transformar datos composicionales, analizar secuencias de ADN, ARN y proteínas, y construir árboles filogenéticos, además de preparar datos para técnicas de aprendizaje automático. Su carácter colaborativo —respaldado por más de 80 colaboradores— y su documentación rigurosa han permitido que esta plataforma sea citada en decenas de miles de publicaciones científicas de áreas como medicina, ecología, ciencia climática y biología del cáncer.

La capacidad para analizar con mayor precisión estos ecosistemas microbianos es crítica. El microbioma humano es esencial para funciones vitales como la digestión y el entrenamiento del sistema inmune.

Estudios han demostrado que un desequilibrio en la microbiota intestinal, o disbiosis, puede estar correlacionado con una amplia gama de enfermedades. De manera paralela, la microbiología ambiental es crucial para la estabilidad ecológica: los microorganismos determinan procesos clave como el ciclo del carbono, la liberación de gases de efecto invernadero y la biorremediación de suelos y aguas contaminadas, lo que influye directamente en la respuesta al cambio climático.

Al proporcionar métodos de análisis más rápidos y exactos, TMarSel y scikit-bio potencian la investigación en todos estos frentes, desde la lucha contra la resistencia a los antibióticos hasta el desarrollo de estrategias de sostenibilidad ecológica.