Genomics and marine microbial ecology

Abstract

[EN] Genomics has brought about a revolution in all fields of biology. Before the development of microbial ecology in the 1970s, microbes were not even considered in marine ecological studies. Today we know that half of the total primary production of the planet must be credited to microorganisms. This and other discoveries have changed dramatically the perspective and the focus of marine microbial ecology. The application of genomics-based approaches has provided new challenges and has allowed the discovery of novel functions, an appreciation of the great diversity of microorganisms, and the introduction of controversial ideas regarding the concepts of species, genome, and niche. Nevertheless, thorough knowledge of the traditional disciplines of biology is necessary to explore the possibilities arising from these new insights. This work reviews the different genomic techniques that can be applied to marine microbial ecology, including both sequencing of the complete genomes of microorganisms and metagenomics, which, in turn, can be complemented with the study of mRNAs (transcriptomics) and proteins (proteomics). The example of proteorhodopsin illustrates the type of information that can be gained from these approaches. A genomics perspective constitutes a map that will allow microbiologists to focus their research on potentially more productive aspects

[ES] La genómica ha supuesto una revolución en todos los campos de la biología. En la década de 1970, antes del desarrollo de la ecología microbiana, los microbios ni siquiera estaban presentes en los estudios de ecología marina. Hoy día sabemos que la mitad de la producción primaria total del planeta se debe a los microorganismos. Éste y otros descubrimientos han cambiado la perspectiva y el enfoque de la ecología microbiana marina. La aplicación de procedimientos basados en la genómica ha abierto nuevos retos y permitido descubrir nuevas funciones, a la vez que apreciar la gran diversidad de microorganismos. También ha facilitado la aparición de polémicas en torno a los conceptos de especie, genoma, y nicho. Sin embargo, es necesario explorar las posibilidades que presentan estos nuevos métodos, lo cual puede hacerse a través del conocimiento de las disciplinas tradicionales de la biología. Este trabajo examina las diversas técnicas genómicas que se pueden aplicar a la ecología microbiana marina, y que incluyen la secuenciación completa de microorganismos y la metagenenomica la cual, a su vez, se complementa con el estudio de mRNAs (transcriptómica) y proteínas (proteinómica). El ejemplo de la proteorrodopsina ilustra el tipo de información que puede obtenerse con estas aproximaciones. Una perspectiva genómica es como un mapa que permitirá a los microbiólogos enfocar su investigación en aspectos potencialmente más productivos.

[PO] A genômica levou a uma revolução em todos os campos da biologia. Na década de 1970, antes do desenvolvimento da ecologia microbiana, os micróbios nem sequer estavam presentes nos estudos de ecologia marinha. Hoje em dia sabemos que a metade da produção primária total do planeta se deve aos microrganismos. Este e outros descobrimentos mudaram a perspectiva e o enfoque da ecologia microbiana marinha. A aplicação de procedimentos baseados na genômica abriu novos desafios, permitindo descobrir novas funções e ao mesmo tempo apreciar a grande diversidade de microrganismos. Também facilitou o surgimento de polêmicas em torno dos conceitos de espécie, genoma, e nicho. No entanto, é necessário explorar as possibilidades que apresentam estes novos métodos, o qual pode fazer-se através do conhecimento das disciplinas tradicionais da biologia. Este trabalho examina as diversas técnicas genômicas que podem ser aplicadas à ecologia microbiana marinha, e que incluem o sequenciamento completo de microrganismos e a metagenômica a qual, por sua vez, se complementa com o estudo de mRNAs (transcriptómica) e proteínas (proteômica). O exemplo da proteorrodopsina ilustra o tipo de informação que pode se obter com estas aproximações. Uma perspectiva genômica é como um mapa que permitirá aos microbiologistas focar sua pesquisa em aspectos potencialmente mais produtivos.