Hace años que se utilizan herramientas colaborativas online para la ayuda en investigación. Uno de los pioneros en este campo fue el SETI, con su análisis de señales del espacio exterior utilizando ordenadores de usuarios conectados a Internet con el propósito de descifrar posibles mensajes de otras civilizaciones. Recientemente hemos conocido un ejemplo en biomedicina que permite ayudar a la investigación contra el cáncer jugando con una aplicación de móvil. También existen juegos colaborativos que permiten clasificar galaxias o calcular plegamientos de proteínas.

Phylo se enmarca en este tipo de juegos. Lo que propone es realizar a mano una serie de alineamientos múltiples de cadenas de ADN de interés. Un alineamiento no es más que un gráfico en el que se sitúan en filas secuencias biológicas distintas (como proteínas o ADN) y en columnas aquellos componentes (aminoácidos o nucleótidos, respectivamente) que se supone que tienen una relación evolutiva, o bien huecos donde suponemos que ha ocurrido la desaparición o aparición de un componente. En los alineamientos, a grandes rasgos, se busca maximizar las coincidencias entre las columnas. Espero que esta imagen te ayude a entenderlo un poco mejor.

Pero ¿por qué necesitamos un juego y hacerlo manualmente si tenemos potentes ordenadores que pueden hacerlo por nosotros? La causa reside en que los algoritmos para alineamientos múltiples (a partir de 3 secuencias) son muy complejos y costosos en términos de tiempo de cálculo. Por ello, la obtención de estos alineamientos no es exacta, sino que se basa en heurísticos, es decir, no proporcionan necesariamente el mejor resultado posible. De hecho, es bastante habitual corregir a mano los alineamientos obtenidos por ordenador.

Y aquí es donde entra Phylo en escena. Este juego, desarrollado en la Universidad McGill en Montreal (Canadá), te plantea inicialmente una serie de puzles iniciales sencillos y, una vez completado el entrenamiento y convertido en un experto, puedes pasar a alinear cadenas de ADN más complejas y de interés en investigación. Para ello, esta plataforma permite a los investigadores subir cadenas de ADN previamente alineadas con programas de ordenador y con una puntuación determinada, para que cualquier jugador del mundo intente superarla.

¿En qué puedo ayudar?

Los campos de investigación en los que resultan de interés los alineamientos múltiples son muy diversos, pero aquí nos vamos a centrar en dos: los estudios de evolución de especies y la investigación biomédica.

La imagen que tienes a la izquierda se corresponde con una cigarra denominada Pyrops Candelaria. Existen muchas especies distintas de cigarras Pyrops, que se caracterizan por sus colores llamativos y se alimentan de la savia de los árboles. Sin embargo, aún no se conoce con certeza el origen evolutivo de esta especie.

Con el propósito de conocer el pasado de esta especie es necesario construir el árbol filogenético de sus distintos tipos. Para ello, el Museo de ciencias naturales de Carolina del Sur ha secuenciado los genes de 450 especies de Pyrops y ha realizado un alineamiento previo de los mismos. Para mejorar sus resultados están colaborando con Phylo para que los jugadores puedan ayudar a mejorar los alineamientos obtenidos mediante ordenador.

Por otro lado, hace tan solo un mes se ha iniciado un proceso para el estudio de la diabetes nefrogénica insípida, un tipo de diabetes que afecta al filtrado de agua por el riñón. Se sospecha que esta enfermedad puede estar causada por una mutación en los promotores de un par de genes asociados a los receptores de la hormona antidiurética (arginina vasopresina). Estas secuencias promotoras son las responsables de la activación del gen asociado a dichos receptores. Para este estudio se pretenden alinear los promotores de cien especies distintas (ver diagrama a la izquierda), por lo que el alineamiento múltiple se ha dividido en varias fases para hacerlo más simple.

¿Cómo jugar?

Puedes acceder a la página principal de Phylo en español aquí. En primer lugar te aconsejo que te leas el tutorial del juego y si quieres almacenar tus progresos en el juego y acceder a niveles avanzados también deberás registrarte.

En la pantalla principal puedes elegir entre tres tipos distintos de juego:

• Aleatorio: El servidor elige un reto al azar.
• Nivel: Aquí puedes introducir, si lo conoces, el número del juego en el que estás interesado. Por ejemplo, para los alineamientos del promotor asociado a los receptores de la hormona antidiurética que he citado antes, los números de nivel serían los comprendidos entre el 1368 y el 1401.
• Enfermedad: Aquí puedes seleccionar las cadenas a alinear según las enfermedades a las que están asociadas.

Una vez elegido un juego, únicamente has de mover los bloques de colores en sentido horizontal para tratar de alinear verticalmente el mayor número de cuadros de colores. Cada uno de estos alineamientos puntúa con +1. Si alineas en vertical dos cuadros de colores distintos, se puntúa (penaliza) con -1 puntos. Si se genera un hueco (hay un conjunto de bloques que no se alinean verticalmente con otros) se puntúa con -4 el primer bloque no alineado, y con -1 puntos cada uno de los siguientes. Por ejemplo, un hueco de longitud 4 tendría una puntuación de (-4) + 3 x (-1) = -7 puntos. La explicación de por qué se utiliza este esquema de puntuación la daré en un artículo que espero publicar en breve. Fíjate que resta menos puntos tener un hueco grande que dos de la mitad de tamaño.

La puntuación conseguida hasta el momento se indica como una barra azul. Una marca verde indica la mejor marca que has conseguido hasta el momento, y la marca roja el resultado obtenido mediante un programa de ordenador. Cuando superas la marca roja, puedes pasar de nivel.

Y ahora ya puedes acudir a la web de Phylo y contribuir a la investigación en genética mientras juegas un rato. Ah, y si tienes hijos o alumnos de ESO o universidad también puedes aprovechar para involucrarlos e introducirlos en el mundo de la investigación genética.