Primer informe de transferencia horizontal de genes entre plantas y animales
ARRIBA: Una mosca blanca se alimenta de una hojaJIXING XIA Y ZHAOJIANG GUO
En el primer ejemplo conocido de transferencia horizontal de genes entre una planta y un animal , una plaga común conocida como mosca blanca (Bemisia tabaci) adquirió un gen de una de las diversas plantas de las que se alimenta, informaron los investigadores hoy (25 de marzo) en Cell. El gen, BtPMaT1, protege a los insectos de los glucósidos fenólicos, toxinas que muchas plantas producen para defenderse de tales plagas, lo que permite que las moscas blancas se den un festín.
Este estudio es realmente genial. , dice Charles Davis, un biólogo evolutivo de la Universidad de Harvard que no participó en el estudio. Demuestra otro buen ejemplo de cómo la transferencia horizontal de genes entre eucariotas confiere novedad evolutiva.
La transferencia horizontal de genes es el intercambio no sexual de genes entre especies. Se ha documentado previamente entre organismos unicelulares e incluso entre algunos eucariotas como hongos y escarabajos. Hay varias formas en que puede ocurrir la transferencia horizontal de genes. El material genético se puede transferir a través de fagos u otros virus, y algunos organismos pueden tomar ADN libre del medio ambiente.
El equipo de investigación no comenzó buscando evidencia de transmisión de genes entre especies que involucran moscas blancas, dice el coautor Ted Turlings. , ecologista químico de la Universit de Neuchtel. El colega de Turling, Youjun Zhang, y su equipo de la Academia China de Ciencias Agrícolas originalmente se propusieron comprender cómo estas plagas logran evadir las defensas de tantas plantas. [Las moscas blancas] causan enfermedades en las plantas, dice Turlings. Pueden devastar los cultivos. Es por eso que son extremadamente importantes desde el punto de vista económico en todo el mundo.
El laboratorio de Zhang comenzó rastreando el genoma de las moscas blancas para buscar genes que las ayudaran a resistir los pesticidas naturales liberados por las plantas. Después de comparar su genoma con insectos similares que no son capaces de resistir las toxinas de las plantas, se concentraron en BtPMaT1. Descubrieron que este gen codifica una proteína que neutraliza los glucósidos fenólicos. A continuación, el equipo buscó las raíces evolutivas de los genes utilizando las bases de datos de genomas del Centro Nacional de Información Biotecnológica (NCBI). Ningún otro insecto compartió el gen o incluso uno similar. Tenía que haber venido de otro lugar.
Finalmente, en una de las bases de datos, encontraron evidencia de genes similares, pero estaban en plantas, no en otros insectos. El equipo sospecha que un virus en una planta tomó el gen hace unos 35 millones de años, luego una mosca blanca se comió esa planta infectada. El virus transfirió el gen al genoma de los insectos y luego se fijó en la población.
Esto demuestra que la evolución puede incluir genes de otros organismos que pueden ayudarlo a sobrevivir mejor, dice Turlings.</p
Una vez que los científicos identificaron el gen y determinaron que provenía de las plantas, centraron su atención en desactivarlo. Ellos modificaron genéticamente plantas de tomate con la toxina para expresar el ARN que interfería con el gen. Cuando los insectos se alimentaron de estas plantas, el gen protector fue silenciado y los insectos murieron. Cuando se permitió que un insecto diferente, Myzus persicae, sin el gen BtPMaT1 se alimentara de las mismas plantas de tomate modificadas genéticamente, sus tasas de mortalidad no cambiaron, lo que sugiere que los investigadores pueden ser capaz de desarrollar cultivos que sean resistentes a las moscas blancas pero que no causen nuevos daños a otras especies.
Pamela Soltis, bióloga de plantas de la Universidad de Florida que no participó en el estudio, dice en un envíe un correo electrónico a The Scientist que el estudio plantea preguntas intrigantes, como cómo y cuándo ocurrió la transferencia de genes y, ¿con qué frecuencia este proceso ha estado involucrado en la generación de resistencia en los herbívoros a la química de las plantas?</p
J. Xia et al., Whitefly secuestra un gen de desintoxicación de plantas que neutraliza las toxinas de las plantas,Cell, doi:10.1016/j.cell.2021.02 .014, 2021.