Cuando los humanos ven que sus hijos están a punto de comer algo que no deberían, simplemente podemos decirles: "No comas eso. Te enfermará". Quienes escuchan este consejo se libran de la dolorosa experiencia de aprenderesa lección para ellos mismos. Si bien otros animales no pueden sentar a sus crías para conversar bien, eso no significa que no puedan instruir a sus descendientes sobre los posibles daños.
Por ejemplo, el gusano redondo microscópico Caenorhabditis elegans se alimenta de bacterias como Pseudomonas aeruginosa . Sin embargo, ciertas condiciones ambientales pueden causar P. aeruginosa cambiar de tal manera que se vuelva patógeno, es decir, enferma a los gusanos que se lo comen. En 2019, los investigadores del laboratorio Murphy demostraron que cuando las madres de los gusanos enferman P. aeruginosa , aprenden a evitar la bacteria. No solo eso, sino que su descendencia, hasta sus tataranietos, de alguna manera también saben que deben evitar la bacteria. Sin embargo, después de cuatro generaciones, el comportamiento de evitación transgeneracional desaparece, dejando quelos gusanos vuelven a alimentarse de la bacteria una vez más.
C. elegans se ha estudiado tan intensamente que no solo conocemos la identidad p. Ej., Neurona, célula muscular, célula intestinal, etc. de cada célula de su cuerpo, sino también el orden en que aparece durante el desarrollo embrionario.El gusano aún logra sorprendernos con comportamientos complejos como la evitación transgeneracional. ¿Qué causa este comportamiento? El trabajo inicial del laboratorio Murphy mostró que otros tipos de bacterias patógenas no causaron comportamiento de evitación en la descendencia, lo que indica que el comportamiento es específico de los patógenos P. aeruginosa . Además, los investigadores demostraron que la evitación de patógenos P. aeruginosa está controlado por una neurona de gusano en particular. Pero quedaron varias preguntas sobre el fenómeno, por lo que el equipo continuó investigando.
"Nos preguntamos cómo pueden los gusanos saber la identidad de las bacterias que están comiendo", dijo Coleen Murphy, profesor de biología molecular y del Instituto Lewis-Sigler de Genómica Integrativa LSI y autor principal de un artículo que detalla lahallazgos del equipo en la revista Naturaleza .
Para investigar esta pregunta, dos investigadores del laboratorio de Murphy, la investigadora asociada Rachel Kaletsky y la estudiante de posgrado Rebecca Moore, alimentaron gusanos con una bacteria inofensiva que había sido enriquecida con diferentes materiales aislados de patógenos P. aeruginosa . Estos materiales incluían sustancias involucradas en los procesos metabólicos de la bacteria, así como material genético bacteriano. Este último está compuesto por tres clases de moléculas: ADN, que se puede considerar como un libro de cocina que contiene recetas para todas las proteínas que el organismo necesita.hacer para sobrevivir; ARN mensajero, que son copias de recetas individuales que se leen en voz alta para construir proteínas; y ARN pequeño, que no codifica proteínas sino que realiza funciones reguladoras en las células, a menudo promoviendo la destrucción de ARN mensajero.
"En lugar de una señal de los metabolitos que producen las bacterias, como habíamos esperado originalmente, encontramos que los gusanos 'leen' los ARN pequeños que producen las bacterias, particularmente ARN pequeños que se correlacionan con el estado patógeno de las bacterias".dijo Murphy. De hecho, los investigadores descubrieron que el comportamiento de evitación heredado requiere un pequeño ARN bacteriano específico, llamado P11.
"El trabajo bacteriano que realizó Geoff Vrla en el laboratorio de Zemer Gitai fue fundamental para demostrar que el ARN pequeño clave era P11", dijo Murphy.
"El ARN pequeño de P11 en sí ni siquiera enferma a los gusanos; solo detectar la presencia de P11 es suficiente para que los gusanos eviten la bacteria y la transmitan a cuatro generaciones de progenie", agrega.
Kaletsky, Moore y sus colegas descubrieron que una vez que un gusano se ha comido la bacteria, el intestino del gusano absorbe y procesa el P11 y luego llega a los huevos y al esperma del gusano. C. elegans las madres son hermafroditas, por lo que poseen ambos tipos de células reproductivas y pueden autofertilizarse. Desde allí, P11 se transmite a la neurona que controla el comportamiento evitativo en la madre, donde causa la destrucción de los ARN mensajeros del gusano que codifican una proteínallamado macoilin.La pérdida de los ARN mensajeros impide la fabricación de esta proteína y esto, a su vez, hace que el gusano evite la bacteria patógena.La presencia de P11 en las células reproductoras del gusano también asegura que esté disponible para las generaciones posteriores de gusanos.
"Hasta donde sabemos, este es el primer ejemplo encontrado de un huésped animal 'leyendo' el ARN pequeño de un patógeno y desarrollando una respuesta que lo ayuda a mantenerse más saludable, una especie de respuesta incipiente del sistema inmunológico adaptativo", dijo Murphy.
"Hay solo unos pocos ejemplos de dicha comunicación molecular entre especies a través de ARN pequeños, e incluso menos ejemplos de cambios de comportamiento transgeneracionales adaptativos en respuesta a ARN pequeños", dijo Julie Claycomb, presidenta de investigación de Canadá en Biología de ARN pequeños en elUniversidad de Toronto, que no participó en el trabajo.
"Este estudio establece un alto estándar para comprender los mecanismos moleculares que gobiernan tales fenómenos y abre una nueva área de investigación en el futuro", agregó Claycomb.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Princeton . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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