03/Nov/03

Una parte de nuestras células sería la reliquia de una invasión

Todos tenemos mitoconcrias, las famosas "centrales energéticas" de las células eucariotas. Es difícil que alguien las considere una enfermedad. Sin embargo, las mitocondrias podrían ser las reliquias de una antiquísima invasión, una epidemia que ocurrió hace 500 millones de años. Hoy la bacteria Wolbachia, de un grupo bacterial que está emparentado con el ancestro de la mitocondria, infecta un amplio rango de insectos y manipula la reproducción de su hospedador para favorecer su propia supervivencia.

"Wolbachia mata a los machos, produce la 'inmaculada concepción' y quizás acelera también la división entre especies", dijo Don Windsor, científico del Smithsonian Tropical Research Institute. Esta institución recibió un fondo de u$s 5 millones para hacer un trazado hacia el pasado de los genes de la Wolbachia.

El laboratorio de Windsor colecta insectos en Panamá, un punto álgido de la biodiversidad, y utilizará herramientas moleculares para encontrar qué linajes de Wolbachia han desembarcado en los insectos tropicales.

Los linajes de Wolbachia son indistinguibles sin hacer un secuenciado de su ADN. "Una raza que causa mortalidad en los machos de un escarabajo puede causar feminización en una mariposa", dijo Gwen Keller, que en este momento está muy ocupado trabajando en el texto de una presentación sobre este tema. "La primera generación de investigación molecular sobre Wolbachia nos permitió decir qué invertebrados fueron infectados y a identificar linajes en base a uno o dos genes".

"Los estudios de ecología básica nos muestran el rango de los efectos manipuladores de la Wolbachia. En los próximos años, con un número mayor de genes de Wolbachia a nuestra disposición, podremos describir con precisión los linajes bacterianos, especialmente ahora que conocemos que los linajes se pueden recombinar cuando comparten el mismo hospedador. Los linajes de Wolbachia se podrán describir en poco tiempo más por el mosaico de genes que poseen en lugar de hacerlo por una simple secuencia de genes. Ese mosaico de genes adquiridos puede habilitar a esos linajes a sobrevivir mejor en nuevos hospedadores."

Este trabajo está apoyado por una beca Frontiers in Biological Research (FIBR) de u$s 5 millones de la NSF (National Science Foundation) de los Estados Unidos otorgada al investigador principal Jack Werren de la Universidad de Rochester. Werren ha armado un equipo de expertos de siete laboratorios para que trabajen en cómo actúan las funciones de Wolbachia a nivel molecular y celular, en todo sentido, desde el nivel de especie al de comunidad.

El apoyo del FIBR se distribuye en colaboraciones multidisciplinarias. Esto es exactamente lo que lleva a colectar insectos en Panamá, África y Thailandia, para aislar bacterias de sus células sexuales y distinguir los linajes de Wolbachia y encontrar cuáles están presentes.

Se define como especie a un grupo de organismos que se pueden aparear y ser fértiles. El grupo de Werren descubrió que los insectos infectados por la bacteria Wolbachia no pueden producir cruces cuando se acoplan con miembros de especies muy cercanas y emparentadas —o incluso de la misma— que tienen una cepa diferente de Wolbachia. De manera que la infección bacteriana tiene el mismo efecto que una cordillera o un sistema fluvial: se convierte en una barrera para la reproducción entre individuos de la misma especie.

La madre es quien pasa la Wolbachia a sus descendientes, pero nadie entiende cómo es que la bacteria salta entre especies. Secuenciando más genes de Wolbachia y estudiando los fectos reproductivos de esta bacteria en un amplio rango de insectos hospedadores permitirá determinar si las diferentes especies de insectos colectados en la misma área geográfica tienen cepas de Wolbachia con un parentezco cercano.

El grupo de Windsor buacará ayuda adicional cuando expandan sus operaciones moleculares, agregando gente a su equipo. Entrenarán a estudiantes de la Universidad de Panamá y de la Universidad de Princeton en las técnicas de estudio de la Wolbachia.

Esperan tener, en unos cinco años, una comprensión más clara de cómo un pequeño parásito bacteriano influencia en su hospedador y en nuestra historia evolutiva.

Intercambio de genes dentro de un pequeño escarabajo que es plaga agrícola

Los investigadores creen haber pescado a un conjunto de genes bacterianos que saltaron de su barco y se reubicaron en el genoma de un escarabajo que es plaga de las judías (porotos).

Pueden haber sido los primeros en presenciar una transferencia horizontal natural de genes entre una bacteria y un animal. Aunque muchos investigadores piensan que este tipo de movimientos de hecho ocurren, ninguno había encontrado hasta ahora una evidencia tan directa.

Este hecho puede ayudar a clarificar si alguna vez se ha producido una integración similar en el genoma humano, y si es así, cuando fue eso. También puede aclarar si estos intercambios son posibles entre alimentos modificados genéticamente y las bacterias que hay dentro de nuestros intestinos. De todos modos, los escépticos continúan convencidos de que ambos escenarios son altamente improbables.

Un equipo con base en la Universidad de Tokio dijo que encontraron unos 11 genes bacterianos insertos en el cromosoma del escarabajo Callosobruchus chinensis (Coleoptera, Bruchidae). Los genes provienen de la bacteria parasitaria Wolbachia, que vive dentro de las células del escarabajo y en las de varios insectos.

"Varios investigadores han estado anticipando que se transfiere este tipo de datos entre la Wolbachia y sus hospedadores, pero hasta ahora nadie había encontrado tantos datos como nosotros hemos encontrado", dijo Natsuko Kondo, el estudiante graduado que descubrió los genes migrados.

Mientras otros casos de posibles transferencias de genes "están abiertos a interpretaciones diferentes, éste es muy claro", dijo James Cook, un biólogo evolucionista que estudia la Wolbachia en el Colegio Imperial de Londres. "Ellos saben de dónde vienen y adónde fueron."

TEMAS: biología, zoología, entomología, insectos, coleópteros, bacterias, Wolbachia, células, celular, mitocondria, molecular