Oxytricha trifallax: este extraño organismo arma un nuevo genoma cada vez que tiene sexo

La eucariota Oxytricha trifallax vive en estanques en todo el mundo. Bajo un microscopio electrónico se parece a una pelota de fútbol americano adornada con cintas. Los pequeños flecos son los cilios que utiliza para moverse y engullir a las algas. Lo que hace inusual a Oxytricha, sin embargo, son las locuras que hace con su ADN

A diferencia de los seres humanos y la mayoría de otros organismos en la Tierra, Oxytricha no tiene sexo para aumentar su población: tiene sexo para reinventarse.

Cuando su comida es abundante, Oxytricha se reproduce haciendo clones imperfectos de sí misma, al igual que una nueva planta puede crecer a partir de un trozo cortado. «Si están bien alimentadas, no van a aparearse», dijo Laura Landweber, una bióloga molecular de la Universidad de Princeton y autora principal de un estudio reciente sobre la genética de Oxytricha. Pero cuando Oxytricha tiene hambre o sufre condiciones extremas, va en busca de sexo.

Cuando dos células se unen (como en la imagen de arriba), el resultado final son dos células. «Ellas han perfeccionado el arte de sexo sin reproducción», dijo Landweber. El exterior de las dos células permanece, pero cada célula intercambia la mitad de su genoma con la otra. «Entran en este pacto en el que cada una va a resultar transformada en un 50 por ciento», dice Landweber. «Surgen con un genoma rejuvenecido.»

En tamaño, el genoma de Oxytricha es más o menos comparable al nuestro. Tiene cerca de 18.500 genes, en comparación con 20.000 o algo menos para los humanos. Pero ésa es una de las pocas cosas que tenemos en común con esta célula protista que habita los estanques.

A diferencia de las células de las plantas y los animales (los hongos también, en esto), una célula Oxytricha tiene al menos dos núcleos. «Se los puede ver en el microscopio si se tiñe el ADN», dijo Landweber. Un núcleo contiene una copia funcional del genoma —todo el ADN que se utiliza para hacer que el ARN y las proteínas que son esenciales para la vida cotidiana—. El año pasado, el equipo de Landweber descubrió que el ADN en el núcleo funcinal de Oxytricha se divide en aproximadamente 16.000 «nano cromosomas», la mayoría conteniendo sólo un gen. Es una cantidad número asombrosa; la mayoría de las plantas y animales comunes tienen entre una docena y un centenar de cromosomas (los humanos tenemos 23 pares).

En un artículo reciente en la revista Cell, Landweber y sus colegas describen una estructuración aún más extraña en el segundo núcleo de Oxytricha, que contiene los genes que le pasará a la siguiente generación. En este núcleo, Oxytricha tiene cerca de un centenar de cromosomas, compuestos por un total de alrededor de 225.000 piezas de ADN. Decenas de miles de estas piezas están encriptadas: Las letras del código genético están dadas vuelta o revueltas con relación a la copia que les corresponde en el núcleo funcional.

Cuando se aparean dos células, cada socia transfiere un conjunto de estos cromosomas a la otra. Entonces, cada célula desarma los cromosomas en las 225.000 piezas constituyentes y utiliza esas piezas para montar un nuevo genoma funcional, descifrando las piezas encriptadas en el camino.

«En realidad es como si se estuviese ejecutando un algoritmo, y es una computadora celular», dice Landweber.

En el proceso de reconstrucción de su genoma, que toma alrededor de 2 días, cada célula descarta más del 90 por ciento de su ADN para terminar con un conjunto recién remodelado de 16.000 nanocromosomas en su núcleo funcional. El resultado final para ambas células es un nuevo genoma, que incorpora piezas de su reservorio original de ADN, así como nuevas piezas de ADN a partir de su socia.

Se trata de «posiblemente la más compleja arquitectura de genoma de cualquier eucariota conocido», escriben los científicos. (Las eucariotas son células con núcleo, que incluyen a casi todas, excepto a las bacterias).

La razón de toda esta complejidad es un misterio. Una posibilidad, dice Landweber, es que esta encriptación de su ADN ayuda a la Oxytricha a frustrar a los virus que, de otro modo, podrían establecer su residencia en su genoma. O tal vez su capacidad para mezclar, acomodar y reconstruir su genoma llevó a Oxytricha y sus antepasados a crear nuevas variaciones genéticas que les ayudaron a sobrevivir a las dificultades que pudieran haber encontrado en sus dos mil millones años o más en la Tierra.

La variación genética es el motor de la evolución, y puede venir de la lenta acumulación de mutaciones, o de la mezcla y combinación de partes que trabajan juntas, dice Landweber. Oxytricha es un ejemplo extremo de esto último. «Siempre me he sentido atraído por este tipo de desafíos matemáticos en los sistemas biológicos», dice ella. «Es realmente un problema de combinatoria y números. Usted tiene que entender la codificación y encriptación para entender cómo todas estas piezas logran quedar juntas de nuevo «.

 

 

Otra posibilidad es que la complejidad genética de Oxytricha sea menos un rasgo adaptativo que un legado de su pasado evolutivo, dice John Logsdon, genetista evolutivo de la Universidad de Iowa. Logsdon lo compara con una burocracia. «Pasan cosas, y luego se ponen en marcha los cambios para lograr corregir esas cosas, y esas correcciones tienen un costo, por lo que se tienen que hacer más correcciones», dice Logsdon. «Se termina con este sistema extrañamente complejo que no tiene ningún sentido a primera vista».

Fuente: Wired. Aportado por Eduardo J. Carletti

Más información: