El intestino de un insecto puede parecer un lugar inhóspito para establecerse, pero diversos microbios, no obstante, hacen su hogar allí. Sin embargo, en el intestino, hay una lucha por los nutrientes necesarios para sobrevivir entre las bacterias y hongos residentes, sin mencionar el insecto.
Entonces, cualquier ventaja en la recolección de minerales esenciales como el hierro proporciona un impulso. Hace millones de años, una célula de levadura recibió ese impulso.
Esa levadura extrajo una serie de genes de una bacteria. Esos genes le dieron a la levadura la capacidad de producir moléculas que capturan hierro para la célula. Con esa nueva ventaja, esa única célula eventualmente divergió en un puñado de especies de levadura, muchas de ellasque hoy llaman hogar a las tripas de los insectos.
Esos genes llegaron como un paquete, siete genes alineados como una sola unidad. Común en las bacterias, pero poco común en los hongos, estos paquetes de múltiples genes que funcionan juntos se conocen como operones. Esta levadura aspira el hierro bacteriano.El operón carroñero es uno de los casos más claros hasta ahora de la transferencia de genes desde el dominio bacteriano a organismos como los hongos: el arco de una rama del árbol de la vida para donar material genético a una rama completamente separada.
El profesor de genética de la Universidad de Wisconsin-Madison, Chris Todd Hittinger, y su laboratorio informan sobre esta transferencia genética en la edición del 7 de marzo de la revista celda y en línea el 21 de febrero. El trabajo fue dirigido por el investigador postdoctoral Jacek Kominek y el estudiante de posgrado Drew Doering, con colaboradores en América del Norte, China y los Países Bajos.
Como parte del proyecto Y1000 + para secuenciar los genomas de más de 1000 especies de levadura, Kominek y Doering estaban buscando genes que permitieran la producción de moléculas captadoras de hierro. Esos genes no se habían visto antes en levaduras.
"Entonces hay un montón de especies que parecen tener esta vía bacteriana. Nuestro primer pensamiento fue: ¿Es esto un error?", Dice Kominek. "Así que comenzamos a investigar más profundamente. Y descubrimos que los genes están ubicados uno al lado del otro. Están involucrados en el mismo proceso. Y se originaron a partir de bacterias. Fue algo inesperado de encontrar ".
Estas transferencias genéticas de bacterias procariotas a eucariotas como los hongos se habían visto antes, pero no con tanta frecuencia. Se conocen como transferencias genéticas horizontales, porque en lugar de moverse verticalmente entre generaciones, los genes se mueven lateralmente entre organismos no relacionados. Y algunos científicospermanecen escépticos de que estas transferencias de genes ocurran dentro de los eucariotas, organismos con núcleos que incluyen plantas y animales además de hongos.
Detectar siete genes transferidos de bacterias a levaduras en un solo evento fue emocionante para los investigadores; podría ser un caso claro de transferencia de genes horizontal entre dominios. De ser así, no se trataba de un solo gen, sino de muchos genes que confierenun nuevo rasgo complejo. Sin embargo, este tipo de detritus genómico intercambiado entre células puede, en el transcurso de millones de años, degradarse hasta que ya no funcione.
Entonces, Doering preguntó si la vía de eliminación de hierro todavía funcionaba. Descubrió que, de hecho, los genes aún estaban activos y eran capaces de producir el producto final de la vía. Para probar si la levadura podía utilizar la vía bacteriana para eliminar el hierro,cultivó la levadura en placas de Petri con un tinte que se ilumina en azul eléctrico cuando hay hierro. Un puñado de especies de levadura extrajo suficiente hierro de sus placas de Petri para convertir el tinte azul en naranja. Estaba claro que la vía bacteriana conservaba su funcióndentro de la levadura.
A lo largo de la evolución, a medida que las levaduras divergieron, hicieron suyo el operón eliminador de hierro. Las levaduras agregaron elementos de ADN eucariotas reveladores, reactivaron la expresión de los siete genes e incluso agregaron genes fúngicos que también participan en la eliminación de hierroen medio del operón.
"Tienes genes tanto bacterianos como eucariotas cooperando juntos, trabajando juntos de la mano", dice Kominek. "Eso es bastante notable, creo".
La evidencia llevó a casa no solo que la transferencia de genes había ocurrido, sino que proporcionó un caso claro de cómo los nuevos genes ayudaron a la levadura a adaptarse.
"La idea de que los eucariotas participen en la transferencia horizontal de material genético es algo relativamente nuevo, y todavía hay personas que se oponen firmemente a ella como un fenómeno", dice Doering. "Y eso se debe en parte a que nos ha faltado este clarocaso de jonrones. Así que creo que una de las mejores cosas de nuestro periódico es que es una gran valla publicitaria en la arena en la que esto ocurrió, y hay todas estas diferentes piezas de evidencia que respaldan que es real ".
"Creo que después de dos décadas de debatir si la transferencia horizontal de genes eucariotas es real o no, espero que esto proporcione una de las excusas para creer finalmente lo que nos dicen los datos", dice Hittinger, quien también es miembro del Departamento deCentro de Investigación de Bioenergía de los Grandes Lagos financiado con energía.
"Espero que este estudio sea uno de los últimos clavos en el ataúd", dice.
Este trabajo fue apoyado por la National Science Foundation subvenciones DEB-1442113 y DEB-1442148, el DOE Great Lakes Bioenergy Research Center DOE BER Office of Science DE-SC0018409 y DE-FC02-07ER64494, el USDA National Instituteof Food and Agriculture Hatch Project 1003258., y los National Institutes of Health NIAID AI105619.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Wisconsin-Madison . Original escrito por Eric Hamilton. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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