Investigadores encuentran ADN “Borgs” en Metano-Chomping Archaea
ARRIBA: Un humedal en Brentwood, California ISTOCK.COM, TODDARBINI
Los investigadores han descubierto lo que puede ser una nueva forma de gigante, ADN extracromosómico en arqueas que habitan en el lodo, según una preimpresión publicada en bioRxiv la semana pasada (12 de julio).
No se parecen a nada que se haya visto antes, dijo el microbiólogo Brett de la Universidad de Texas Baker, que no participó en el estudio, le dice a Nature.
Los elementos extracromosómicos (ECE) incluyen estructuras como virus, plásmidos y megaplásmidos, y contribuyen a características tales como la resistencia a los antibióticos en las bacterias. Pero según el artículo, las estructuras recién descubiertas, que los investigadores llaman Borgs, pesan entre 600.000 y más de 1 millón de pares de bases, demasiado grandes para encajar en cualquiera de estas categorías ECE conocidas. Según la geomicrobióloga de la Universidad de California, Berkeley, Jill Banfield, quien dirigió el estudio, eso es aproximadamente un tercio del tamaño del genoma del huésped. Además, los Borg carecen de elementos característicos que los encajarían en las categorías ECE de arqueas existentes, como genes que codifican proteínas virales o ARN ribosómico.
Según Science, Banfield se encontró con los Borg mientras buscaba virus que infectan arqueas anaeróbicas que habitan en el barro. Después de extraer muestras de un metro o incluso más profundo en el lodo, ella y sus colegas secuenciaron el ADN que recuperaron y buscaron secuencias virales específicas.
En una muestra de lodo, recuperada de la propiedad de Banfields, descubrieron una colosal Tramo lineal de ADN: casi 1 millón de pares de bases de largo y que contiene principalmente genes no informados previamente en la literatura. La secuencia tenía características únicas, incluidos patrones distintos de pares de bases en ambos extremos y sitios para la replicación del ADN, lo que llevó a los autores a concluir que el gigante genético podría estar desempeñando algún tipo de función funcional.
Los investigadores utilizaron estas características para Escanee otros conjuntos de datos metagenómicos de entornos fangosos similares en los Estados Unidos, incluidos los humedales de California y el lecho de un río Colorado. A partir de estos conjuntos de datos, identificaron 19 Borg distintos y asignaron a cada uno de ellos un nombre de color, incluidos ocre, albaricoque, rosa y lila.
Además de su linealidad, gran tamaño y patrones genéticos característicos, todos los Borg compartían algo más en común: todos coexistieron y se replicaron dentro de una familia de arqueas metabolizadoras de metano llamadas Methanoperedens. Además, del 21 por ciento de los genes identificables dentro de los Borg, la mayoría de ellos coinciden con los genes Methoanoperedens , incluido un sistema CRISPR-Cas dirigido al ARN, también como genes que controlan la fijación de nitrógeno y el metabolismo del metano.
En el artículo, los investigadores concluyen que los Borg adquirieron estos genes a través de la transferencia horizontal de genes de Methanoperedens. El nombre Borg proviene de extraterrestres de Star Trek que podían asimilar rasgos y tecnología de otras comunidades espaciales, de forma similar a como los Borg pueden haber asimilado genes metabolizadores de metano de Methanoperedens. Sugieren que los genes que llevan los Borg pueden ayudar a las arqueas a adaptarse a las condiciones ambientales cambiantes o aumentar su capacidad para metabolizar el metano.
Esperamos que los Borg aumenten la cantidad de metano que un Methanoperedens puede oxidar, dice Banfield a Vice, en parte al hacerlos más capaces de adaptarse a las condiciones cambiantes.
Los autores señalan que no encontraron Borgs en todas las muestras, incluso aquellas en las que Methanoperedens eran muy abundantes.
Queda por ver si los Borgs son realmente nuevos o no. El biólogo de sistemas Nitin Baliga le dice a Nature que las características estructurales de Borgs se asemejan a grandes ECE en otras arqueas, como las halófilas, y Julin Rafael Dib, microbiólogo de la Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiológicos en Tucamón, Argentina , dice que son similares a los plásmidos lineales gigantes en Actinobacteria. Ni Baliga ni Dib participaron en el estudio. Los metanoperedens no se pueden cultivar en el laboratorio, lo que dificulta su estudio, aunque el equipo continúa analizando los conjuntos de datos genómicos existentes para encontrar más Borgs.
El origen de los Borgs permanece un misterio, pero Banfield y su equipo tienen algunas ideas. En su artículo, postulan que pueden haberse originado como grandes virus lineales o plásmidos, o incluso como un linaje de Methanoperedens de vida libre que desarrolló una relación simbiótica con otros Methanoperedens y finalmente se asimilaron a ellos de forma similar a los precursores procarióticos de las mitocondrias modernas.
Además de ser una curiosidad científica, Banfield le dice a Vice que esta investigación podría conducir al descubrimiento de nuevos mecanismos para procesos que hasta ahora no conocemos. siquiera saber que existe.
No había estado tan entusiasmado con un descubrimiento desde CRISPR, escribe Banfield en Twitter.