Transferencia de genes de plagas del café
Plantas de café abandonadas en Colombia debido al escarabajo barrenador del café, conocido como broca.FLICKR, NEIL PALMER
Transferencias de genes horizontales o laterales: el intercambio de material genético entre Las diferentes especies son relativamente raras en los animales y, cuando se identifican, con frecuencia tienen un significado ecológico desconocido. La investigación publicada en línea hoy (27 de febrero) en Proceedings of the National Academy of Sciences muestra que una plaga de insectos devoradores de café tiene un gen bacteriano incrustado en su ADN que codifica una proteína que digiere el café.
“Lo que es novedoso en este caso es un gen bacteriano que ingresa al insecto y que en realidad le permite alimentarse de una nueva fuente de alimento” dijo Julie Dunning Hotopp, genómica que estudia la transferencia lateral de genes en la Universidad de Maryland y no participó en la investigación. «Es un gen que ha sido transferido y es funcional».
El escarabajo barrenador del café (Hypothenemus hampei) es un plaga de insectos…
Al examinar el intestino de los insectos en busca de enzimas digestivas, Rose identificó una proteína similar a la mananasa, una enzima que se encuentra en todos los reinos y que puede descomponer los azúcares específicos del café. Pero no hay genes de mananasa en los insectos, dijo Rose. Lo notable es que, cuando observamos la secuencia del gen, parecía una secuencia bacteriana.
A pesar de su similitud de secuencia con los genes bacterianos, el gen mostró algunas características de los eucariotas, como la adición de una cola poli-A en el ARN resultante y la pérdida de la secuencia Shine-Delgarno, una secuencia específica de procariotas que se encuentra cadena arriba del gen. Los investigadores confirmaron que el gen no estaba presente debido a la contaminación por bacterias intestinales mediante la secuenciación cuidadosa de las regiones a ambos lados del gen. Las áreas flanqueantes eran transposones eucarióticos, piezas de ADN que pueden saltar alrededor del genoma, no secuencias bacterianas, lo que indica que la secuencia no era de una bacteria que vive en el intestino.
Si el gen realmente provino de una bacteria, marcaría uno de los pocos casos de transferencia lateral de genes en animales.
Rose y su equipo también secuenciaron esta misma región del genoma en brocas del café recolectadas en 16 países, y encontraron que el gen era presentes en todos ellos, lo que sugiere que la adquisición del gen precedió a su invasión como plaga. Luego cosechó la enzima del intestino de los escarabajos para demostrar que, de hecho, podía descomponer los granos de café. Por el contrario, las enzimas intestinales y las proteínas de especies de escarabajos estrechamente relacionados no pudieron digerir el café, lo que sugiere que no portaban la mananasa o genes relacionados.
Pero no está claro cómo los escarabajos barrenadores adquirieron el gen. La presencia de transposones flanqueantes podría ser una explicación, señaló Rose. Sin embargo, una gran cantidad de ADN se compone de transposones, por lo que es más probable que [un gen] se [inserte] junto a un transposón por casualidad, dijo Dunning Hotopp. Además, es menos probable que la inserción de genes en regiones de ADN con muchos transposones altere un gen que necesita el organismo, lo que impide su rápida eliminación por selección natural.
Independientemente del mecanismo, la evidencia de ambos genes laterales la transferencia de genes y la importancia ecológica son convincentes, dijo Patrick Keeling, biólogo evolutivo molecular de la Universidad de Columbia Británica que no participó en el estudio. Sin embargo, la distribución de una enzima como esta es fundamental para comprender las implicaciones ecológicas. Debido a que se secuencian pocos genomas de insectos, los científicos simplemente no saben qué tan extendida está la enzima. Si a medida que se secuencian más genomas de insectos, el gen comienza a aparecer por todas partes, esto podría volverse más complicado, tal vez de una manera realmente interesante, agregó.
R. Acua et al., Transferencia horizontal adaptativa de un gen bacteriano a una plaga de insectos invasora del café, Proceedings of the National Academy of Sciences, doi: 10.1073/pnas.1121190109, 2012.
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