Archivo de la categoría: Ingeniería Genética

Reconstruyen el proceso de creación rápida de nuevas especies de bacterias en la naturaleza

Nuevos datos apoyan la teoría de que tras la aparición de la vida en la Tierra la diversificación microbiana fue muy rápida. El estudio del CSIC, en colaboración con el Instituto de Craig Venter, ha sido publicado en la revista «The ISME Journal».

Un estudio internacional liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha podido reconstruir al detalle el proceso de creación de una nueva especie de bacteria en la naturaleza. El trabajo, publicado en la revista The ISME Journal y realizado en colaboración con el Instituto de Craig Venter y la Universidad de Pennsylvania, ha tomado como modelo de estudio a las bacterias verdes del azufre que viven en los fondos sin oxígeno del lago de Banyoles (Girona).

El proceso que permite a los microbios desarrollar resistencia a antibióticos, y transformar cepas bacterianas inocuas en otras más peligrosas, es un mecanismo de diversificación que tiene lugar mediante el intercambio de material genético entre bacterias. “En nuestro estudio hemos podido observar in situ cómo este intercambio condiciona el éxito o el fracaso de una población de bacterias en la colonización de nuevos ambientes y cómo, mediante segregación ecológica, aparece una nueva especie rápidamente”, explica el investigador del CSIC Emilio Casamayor, del Centro de Estudios Avanzados de Blanes.

Estas especies exitosas en la naturaleza suelen resistirse a ser domesticadas y estudiadas en cultivos de laboratorio. Los investigadores responsables de este estudio han salvado esa dificultad aplicando técnicas de metagenómica en el ADN extraído de las aguas más profundas del lago de Banyoles y mediante reconstrucción bioinformática.







“Una vez purificado, fragmentado y secuenciado el ADN, reconstruimos mediante simulación por ordenador las piezas específicas del genoma de esta bacteria exitosa. No disponemos del organismo en sentido estricto, pero sí hemos podido acceder a los secretos que esconde su código genético y entender las estrategias de su éxito”, añade.

Ese éxito radica en los genes que las bacterias han ido tomando prestados de otras especies mediante mecanismos naturales, posiblemente virus infecciosos que también han sido identificados en el estudio, y que les permiten mejorar sus estrategias de captación de luz y poder vivir en el fondo del lago rico en azufre y casi a oscuras.

“La gran capacidad de dispersión de las bacterias y sus números astronómicos junto a estos mecanismos de sexualidad generan un sinfín de combinaciones posibles de acceso a fragmentos de material genético que aceleran extraordinariamente la evolución microbiana”, concluye el investigador.

La bacteria verde del azufre fue una de las primeras formas de vida en la Tierra que desarrollaron la capacidad de realizar la fotosíntesis con ácido sulfhídrico (H2S) y de fijar dióxido de carbono con la energía de la luz. Ahora, con los resultados obtenidos por este estudio, Casamayor y el resto del equipo de investigadores apoyan la teoría que una vez que la vida apareció en la Tierra, la diversificación de la vida microbiana pudo ser muy rápida.

Tomàs Llorens–Marès, Zhenfeng Liu, Lisa Zeigler Allen, Douglas B Rusch, Matthew T Craig, Chris L Dupont, Donald A Bryant, and Emilio O Casamayor. Speciation and ecological success in dimly lit waters: horizontal gene transfer in a green sulfur bacteria bloom unveiled by metagenomic assembly. The ISME Journal. DOI: 10.1038/ismej.2016.93

Fuente: CSIC. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información:

Los biólogos están cerca de reinventar el código genético de la vida

Los investigadores han hecho nuevos progresos en el camino hacia la reescritura completa del genoma de bacterias vivas. Cuando se disponga de un organismo recodificado así éste podría presentar una funcionalidad que no se ve en la naturaleza. También se podría hacer que las bacterias cultivadas en la industria farmacéutica, y en otras industrias, sean inmunes a los virus, ahorrando miles de millones de dólares en pérdidas que ocurren debido a la contaminación viral.

Estos investigadores, entre ellos George Church, han logrado este nuevo paso hacia los seres vivos «hechos a medida».

Por otra parte, afirman, la información genética alterada en un organismo no podría contaminar las células naturales fuera del laboratorio debido a las limitaciones puestas en el código, dicen los investigadores, por lo que esta creación no dejaría que los organismos manipulados genéticamente en el laboratorio contaminaran la vida silvestre.

Escherichia coli. Crédito: Chris Bickel / Ciencia (2016)

En el ADN de los organismos vivos, el mismo aminoácido puede ser codificado con múltiples codones: «palabras» dentro del ADN de tres letras de nucleótidos. Así que, basándose en un trabajo previo que demostró que era posible utilizar el equivalente genético de «buscar y reemplazar» en la bacteria Escherichia coli para sustituir un solo codón con otro alternativo, Nili Ostrov, Church y sus colegas exploraron la posibilidad de reemplazar múltiples codones en la totalidad de un genoma.

Los investigadores ensayaron la reducción de la cantidad de codones en el código de E. coli desde 64 a 57, explorando la manera de erradicar más de 60.000 juegos de siete codones diferentes.

Sustituyeron sistemáticamente todos los 62.214 casos de estos siete codones con otros diferentes. En los segmentos de E. coli recodificados que los investigadores ensamblaron y probaron, según los investigadores el 63% de todos los juegos con esos siete codones fueron reemplazados, y la mayoría de los genes afectados por estos cambios subyacentes en los aminoácidos puede expresarse normalmente.

A pesar de que no lograron un pleno funcionamiento de una bacteria Escherichia coli de 57 codones, los autores escriben que «aún no ha sido explorado un genoma funcional alterado a esta escala», escriben. Sus resultados proporcionan información decisiva sobre el siguiente paso en el campo de la reescritura del genoma: la creación de un organismo completamente recodificado.







Historia de Fuente: la publicación anterior se reproduce a partir de los materiales proporcionados por la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia. Artículo de Referencia: N. Ostrov, M. Landon, M. Güell, G. Kuznetsov, J. Teramoto, N. Cervantes, M. Zhou, K. Singh, MG Napolitano, M. Moosburner, E. Shrock, BW Pruitt, N. Conway, DB Goodman, CL Gardner, G. Tyree, A. Gonzales, BL Wanner, JE Norville, MJ Lajoie, GM Church: Design, synthesis, and testing toward a 57-codon genome, 2016..; 353 (6301): 819 DOI: 10.1126/science.aaf3639.

Fuente: Science Daily. Aportado por Eduardo J. Carletti

Información relacionada:

Científicos británicos solicitan permiso para editar genes de embriones humanos

Científicos británicos pidieron permisos para manejar genes de embriones humanos, en una serie de experimentos destinados a descubrir más sobre las etapas iniciales del desarrollo de las personas. La petición que podría llevar a la primera aprobación mundial de este tipo de investigación por un organismo de reglamentación nacional

Meses después de que científicos chinos originaran una conmoción internacional al decir que poseían embriones humanos con cambios genéticos, una investigadora de Londres solicitó al regulador sobre temas de fertilidad del gobierno británico una licencia para desarrollar experimentos similares.

Kathy Niakan, investigadora afiliada al Instituto Francis Crick de Londres, un nuevo centro de investigación biomédico de US $ 1.100 millones, dijo el 18 de septiembre que se propone utilizar la edición de genes para aportar «ideas fundamentales en el desarrollo humano temprano». En un comunicado publicado a través de Crick, Niakan dijo que su equipo quería utilizar la tecnología basada en el sistema CRISPR/Cas9, una técnica recientemente desarrollada para editar con precisión los genomas que se ha vuelto muy popular en la comunidad de la biología. Su solicitud fue primero reportada por el periódico The Guardian.

Niakan, científica especializada en células madre, recalcó que no procura alterar genéticamente a los embriones para utilizarlos en reproducción humana, sino que busca ahondar el entendimiento científico sobre cómo se desarrollan los embriones humanos saludables. “Este conocimiento podría mejorar el desarrollo de embriones luego de una fertilización in vitro y podría proveer mejores tratamientos clínicos para la infertilidad”, expresó Niakan en un comunicado. “Cualquier embrión donado se emplearía sólo para propósitos de investigación”.

Científicos de todo el mundo debaten el probable uso futuro de nueva tecnología genética conocida como CRISPR-Cas9, que admite a los científicos transformar prácticamente cualquier gen que se planteen, incluyendo aquellos que forman parte del genoma de los embriones humanos.

Si bien la tecnología logra habilitar a los científicos a hallar y cambiar o sustituir defectos genéticos, los críticos mantienen que igualmente tiene el potencial de crear “bebés de diseño”, un concepto ampliamente cuestionado.

 

 

La edición de genomas de embriones humanos —por ejemplo en un uso con fines terapéuticos, para erradicar una enfermedad genética— es ilegal en el Reino Unido, pero es posible el trabajo de investigación en virtud de una licencia de la Autoridad de Fertilización Humana y Embriología (Human Fertilisation and Embryology Authority , HFEA). El cuerpo, que regula el tratamiento de fertilidad y de la investigación con embriones, ha confirmado que ha recibido su primera solicitud de licencia para edición de genes utilizando CRISPR/Cas9. «Va a ser considerado en su momento», dijo la HFEA.

Biólogos chinos reportaron en abril que desarrollaron los primeros experimentos para modificar el ADN en embriones humanos.

Fuente: Scientific American. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información: