Las algas obtienen ayuda para llegar a los extremos
Gladieria sulfurariaGerald SchoenknechtEs probable que los genes extraídos de procariotas ayudaron a una especie de alga a adaptarse a su entorno extremo: aguas termales ácidas en todo el mundo, según una nueva investigación publicada hoy (7 de marzo) en Ciencia. Específicamente, los investigadores estiman que alrededor del 5 por ciento de los genes codificadores de proteínas del agla rojo extremófilo se recogieron de bacterias o arqueas, lo que otorga la flexibilidad metabólica para sobrevivir en condiciones extraordinarias.
“En su mayoría se suponía que las células eucariotas no pueden soportar tanta dureza, pero los datos muestran que pueden obtener las soluciones del mundo procariota”. dijo Eduardo Rocha, un genómico evolutivo microbiano del Instituto Pasteur de París que no participó en la investigación. Aunque ha habido muchos casos documentados de organismos eucariotas que obtienen nuevos genes de procariotas, es el primero en vincular los genes transferidos lateralmente con beneficios adaptativos, añadió Rocha. En esta alga roja, Galdieria sulfuraria, “para muchos de los genes [derivados de procariotas],…
La evolución de los eucariotas se basa principalmente en ajustar lo que hay en la duplicación manual y la reutilización de genes. ya codificados en los genomas de los organismos. Es bien sabido que los procariotas, como las bacterias, pueden recoger material genético de su entorno, y en los últimos años también se han descubierto una serie de ejemplos eucariotas de transferencia horizontal de genes. Un estudio de 2008 de un genoma de diatomeas, por ejemplo, identificó cientos de genes derivados de procariotas. Aún así, no se sabía si estos genes conferían alguna ventaja, señaló el biólogo evolutivo Gerald Schnknecht de la Universidad Estatal de Oklahoma.
Un azufre- y G. sulfuraria en una roca incrustada en una fuente termal islandesa.Christine OesterheltPara examinar si los eucariotas pueden obtener genes beneficiosos de los procariotas a través de la transferencia horizontal de genes, Schnknecht y Andreas Weber de la Heinrich-Heine-Universitt Dsseldorf en Alemania secuenciaron el genoma de Galdieria sulfuraria, que vive en aguas termales ácidas y sulfúricas ricas en metales tóxicos. A pesar de estas condiciones, que marchitarían a la mayoría de los otros organismos, G. sulfuraria aún puede realizar la fotosíntesis para sobrevivir.
En su genoma, los investigadores revelaron al menos 75 transferencias de genes diferentes derivadas de bacterias o arqueas. Esto incluye un grupo de ATPasas solubles de arqueas que no se han encontrado previamente en ningún otro eucariota, que los investigadores especulan que permiten a los organismos soportar temperaturas extremas. Los investigadores también identificaron bombas de sodio bacterianas que se correlacionan con la resistencia a la alta salinidad y una bomba de membrana de arsénico bacteriano que ayuda a mantener las algas libres del metal tóxico. Schnknecht y Weber estiman que, en total, alrededor del 5 por ciento de los genes que codifican proteínas en G. sulfuraria se obtuvieron horizontalmente de organismos procarióticos en su entorno.
Es parte de una nueva ola de investigación que proporciona evidencia de que [los eucariotas] pueden tener la capacidad de comportarse como bacterias en términos de cambiar fundamentalmente su estilo de vida mediante la recopilación de genes, señaló Debashish Bhattacharya, un genetista evolutivo de la Universidad de Rutgers que no participó en el estudio. Además, los datos sugieren que muchos eucariotas unicelulares podrían ser transformables naturalmente, mucho más capaces de captar genes completos de lo que se pensaba anteriormente, agregó.
Weber espera que la transferencia horizontal de genes entre eucariotas sea probablemente más común de lo esperado. , pero el mecanismo sigue siendo turbio. Esa es la próxima gran frontera, descubrir cómo funciona, predijo.
Dos posibles candidatos responsables de tal transferencia son los elementos transponibles y los virus, dijo Chris Bowler, biólogo del genoma en el Centro Nacional de Investigación Científica de Frances. en un correo electrónico a The Scientist. Bowler, quien dirigió la investigación que identificó los genes bacterianos en el genoma de las diatomeas, pero que no participó en el estudio actual, agregó que al tabular tales secuencias, su prevalencia y su posición cerca de los genes derivados de procariotas en el G. sulfuraria , los investigadores podrían comprender mejor qué mecanismos están involucrados.
Los hallazgos también arrojan nueva luz sobre las preocupaciones comúnmente citadas con respecto a los organismos genéticamente modificados (OGM), dijo Bhattacharya. Si los eucariotas intercambian genes de forma natural, la idea de que los OGM son inherentemente antinaturales puede ser un poco infundada, dijo. En cambio, si los eucariotas son capaces de captar genes beneficiosos, las preocupaciones deberían centrarse más en el gen específico que en el proceso.
G. Schnknecht et al., La transferencia de genes de bacterias y arqueas facilitó la evolución de un eucariota extremofílico, Science, 339:1207-10, 2013.
Corrección (7 de marzo): Este artículo erróneamente enumeró la afiliación académica de Gerald Schnknecht como la Universidad de Oklahoma, en lugar de la Universidad Estatal de Oklahoma. Este error ha sido corregido. El Científico lamenta el error.
¿Interesado en leer más?
El Científico ARCHIVOS
Conviértase en miembro de
Reciba acceso completo a más de 35 años de archivos, así como a TS Digest, digital ediciones de The Scientist, artículos destacados, ¡y mucho más!Únase gratis hoy ¿Ya es miembro?Inicie sesión aquí