Descubren en gusanos el proceso por el que los genes pueden transferirse de una especie a otra, en animales y en plantas

   MADRID, 30 Jun. (EUROPA PRESS) -

   Los científicos saben desde hace décadas que los genes pueden transferirse de una especie a otra, tanto en animales como en plantas, pero se desconocía el proceso. Ahora, han identificado un vector de transferencia horizontal de genes (THG) en gusanos. Los hallazgos, publicados en la revista 'Science', podrían conducir al descubrimiento de otros vectores de TGH en eucariotas y encontrar aplicaciones en el control de patógenos.

   La transferencia de información genética entre especies, denominada transferencia horizontal de genes, es un fenómeno observado en eucariotas, incluidas algunas especies de vertebrados. Investigadores del laboratorio de Alejandro Burga, del Instituto de Biotecnología Molecular (IMBA) de la Academia Austriaca de Ciencias, han descubierto uno de los vectores de la transferencia horizontal de genes en nematodos más buscados, los antiguos transposones virales llamados Mavericks.

   Según el estudio, los Mavericks son responsables de un evento de TGH entre dos especies de gusanos cuyos genomas son tan divergentes como los de los humanos y los peces. Los científicos predicen que los Mavericks y elementos análogos podrían mediar la TGH en un conjunto más amplio de linajes animales, incluidos los vertebrados.

   Los peces que viven en los océanos Ártico y Antártico han desarrollado ingeniosas estrategias para evitar que su sangre y sus tejidos se congelen en las inhóspitas aguas polares. Una de esas estrategias adaptativas es la evolución de genes que producen proteínas anticongelantes.

   Sin embargo, hace más de una década, los científicos se asombraron al descubrir que los arenques y los pejerreyes --dos especies completamente diferentes-- tienen exactamente la misma proteína anticongelante codificada en sus genomas, lo que indica una transferencia de genes entre ellos.

   Mediante un trabajo de detectives genéticos, Burga y su equipo demostraron un evento de TGH entre dos especies de gusanos aisladas reproductivamente que son genéticamente tan diferentes entre sí como los humanos lo son de los peces. Y lo que es más importante, pudieron identificar la causa: una familia de transposones similares a virus llamados Mavericks.

   "Los Mavericks ya eran conocidos como una clase de transposones, pero nuestro trabajo los relaciona por primera vez con la TGH", explica Alejandro Burga, autor del estudio. "Sabíamos que se producía TGH entre especies animales, pero no teníamos ni idea de cómo. Esta es la primera vez que podemos identificar definitivamente a un culpable", añade Sonya Widen, coautora del estudio y becaria posdoctoral en el laboratorio de Burga.

   Cuando se descubrieron los Mavericks a mediados de la década de 2000, se pensó inicialmente que eran grandes transposones, elementos genéticos egoístas que saltan y se autopropagan en el genoma a expensas de su huésped. Los mavericks no tardaron en aparecer en la mayoría de las ramas de eucariotas, incluida la humana, estableciendo así que se originaron hace mucho tiempo.

   Pronto empezaron a aparecer pruebas de que los Mavericks contenían genes que codificaban elementos virales, como una cápside y una ADN polimerasa. "La evolución de los transposones y los virus está estrechamente entrelazada", afirma Burga. Sin embargo, la cápside y la ADN polimerasa no bastan para que un transposón salte del genoma de su huésped e infecte las células de un huésped completamente distinto.

   Ahora, los investigadores del IMBA han encontrado el eslabón perdido: Los transposones de los genomas de gusanos han adquirido la llamada proteína fusógena, una proteína transmembrana que media en la fusión de membranas entre células diferentes.

   Al adquirir un fusógeno, los autores plantean la hipótesis de que los gusanos Mavericks pasaron a ser capaces de formar partículas similares a virus que pueden fusionarse con las membranas celulares de otro organismo e infectarlo.

   "Hasta donde sabemos, no se había descrito ningún fusógeno en los Mavericks. Por tanto, pensamos que los gusanos Mavericks podrían haber adquirido su secuencia de un virus --afirma Widen--. Los transposones y los virus pueden considerarse como el crisol de la naturaleza. Su unión puede tener repercusiones impredecibles".

   En el presente estudio, el equipo del IMBA dirigido por Alejandro Burga y los co-primeros autores Sonya Widen e Israel Campo Bes, antiguo estudiante de máster en el laboratorio de Burga, se toparon con la HGT "totalmente por casualidad", reconoce Widen.

   De hecho, el equipo estaba estudiando el origen evolutivo de un elemento egoísta en el nematodo 'Caenorhabditis briggsae'. Haciendo un trabajo detectivesco, pudieron rastrear la secuencia de este gen egoísta hasta otro nematodo, 'C. plicata', que portaba una copia casi idéntica.

   Este hallazgo es sorprendente porque 'C. briggsae' y 'C. plicata' son dos especies reproductivamente aisladas. "Sus genomas son tan divergentes como los de los humanos y los peces, y sin embargo ambos tienen un gen casi idéntico que muestra claramente rasgos de un evento HGT evolutivamente reciente", dice Campo Bes.

   "Observando cuidadosamente el genoma de 'C. plicata', descubrimos que la secuencia ancestral que dio lugar al gen egoísta en 'C. briggsae' estaba incrustada dentro de un Maverick en 'C. plicata' --explica Widen--. El hecho de que este gen recién introducido evolucionara posteriormente en un nuevo gen egoísta en 'C. briggsae' demuestra el impacto del TGH en la evolución del genoma".

   El equipo del IMBA demostró a continuación que los Mavericks son responsables de docenas de transferencias TGH independientes entre especies de gusanos pertenecientes a distintos géneros y que se encuentran por todo el planeta.

   Los científicos del IMBA sostienen que la unión entre transposones y virus es un factor clave en la mediación de la TGH. Aunque aún les cuesta creer su éxito, reconocen la repercusión que sus hallazgos podrían tener a la hora de despejar los misterios de la TGH.

   "Estaba convencido de que estábamos ante un caso de TGH cuando vimos por primera vez estos resultados en el laboratorio, pero también estaba seguro de que nunca averiguaríamos cómo había sucedido. Sin embargo, las estrellas se alinearon", dice Burga, que también predice que los Mavericks y elementos transponibles similares a los virus podrían mediar la TGH en vertebrados y otros eucariotas.

   Por último, el equipo prevé posibles aplicaciones tanto en el laboratorio como en la lucha contra especies de gusanos parásitos.

   "Si se demuestra que la TGH mediado por Maverick es ampliamente aplicable a cualquier especie de nematodos, tiene el potencial de convertirse en un recurso inestimable --prosigue--. Más allá de las aplicaciones estrictas de laboratorio e investigación, como la manipulación genética de nematodos no modelo, un recurso así podría permitirnos, en el futuro, modificar genéticamente especies de nematodos parásitos que podrían tener relevancia agrícola o médica", concluye Burga.