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Investigadores españoles secuencian el genoma más pequeño de un organismo capaz de dar soporte a la vida celular

Investigadores españoles secuencian el genoma más pequeño de un organismo capaz de dar soporte a la vida celular
Investigadores españoles del Instituto Cavanilles de Biodiversidad y Biología Evolutiva de la Universidad de Valencia han conseguido secuenciar el conjunto de genes más pequeño que se conoce capaz de dar soporte a la vida celular, el de la bacteria 'Buchnera aphidicola'. La investigación, que muestra el proceso evolutivo de este organismo que podría dirigirse a una extinción natural, se publica esta semana en la revista 'Science'.

Según explicó a Europa Press Amparo Latorre, directora de la investigación, lo más novedoso del estudio es la posibilidad de poder observar un proceso evolutivo en marcha. El genoma secuenciado por los investigadores españoles es un genoma mínimo que puede aportar ideas al intento de construir una célula "mínima".

   La investigación, que forma parte de la tesis doctoral de Vicente Pérez Brocal, muestra que la evolución del genoma ha llevado al organismo a perder genes esenciales para su relación de simbiosis con el huésped en el que se aloja, el pulgón del cedro 'Cinara cedri', y que esto puede llevarle a la extinción ya que otros organismos cohabitantes están asumiendo sus funciones.

   La relación entre el pulgón 'Cinara cedri' y la bacteria 'Buchnera aphidicola' se inició hace aproximadamente 200 millones de años. En esta relación de simbiosis, un fenómeno biológico muy común en el que las especies se asocian para cooperar y repartir recursos, el pulgón suministra a la bacteria un ambiente estable y, a su vez, la bacteria le suministra nutrientes básicos que éste no puede tomar de su dieta, principalmente aminoácidos esenciales.

   COMPETENCIA ENTRE BACTERIAS

   El pulgón del cedro 'Cinara cedri' contiene, además de 'Buchnera', el endosimbionte primario, un segundo tipo de bacteria simbionte del género 'Serratia'. Comparado con otros genomas secuenciados del género Buchnera, el de 'B. aphidicola BCc' es el más pequeño en longitud y el que contiene menos genes: sólo 362, unos 200 menos que las otras 'Buchneras' y representa el conjunto más pequeño que se conoce capaz de dar soporte a la vida celular.

   "El análisis de los genes perdidos nos ha deparado muchas sorpresas, pero quizá la más relevante es que esta bacteria ya no puede sintetizar el aminoácido triptófano, por lo que ya no se lo puede suministrar al pulgón. Es por ello que decimos que está perdiendo su papel en la simbiosis", explica Latorre.

   Los investigadores piensan que la segunda bacteria, 'Serratia' está suministrando el triptófano y posiblemente otros metabolitos perdidos en 'Buchnera' no sólo al pulgón, sino a la propia 'Buchnera'. Los análisis evolutivos que los científicos españoles han hecho de los genes que aún se conservan indican que éstos están evolucionando muy rápidamente acumulando muchas mutaciones. "El destino final de 'Buchnera' podría ser la extinción y el reemplazamiento por la otra bacteria", concluye Latorre.

   Uno de los principales objetivos que se plantean los investigadores españoles es determinar el genoma de 'Serratia', para ver si, efectivamente esta bacteria está reemplazando a 'Buchnera' o, por el contrario también ha perdida alguna función esencial. En este caso se trataría de un ejemplo de complementación, ya que las dos bacterias se necesitarían para sobrevivir y para cumplir su papel en la simbiosis.

   Un objetivo global del grupo de investigadores es tratar de comprender por qué cuando una bacteria de vida libre entra en otro organismo, en este caso un insecto, el resultado final es que se convierta en un parásito, con efectos claramente negativos sobre el hospedador, o en un simbionte, con un efecto beneficioso.

   El caso de 'B. aphidicola BCc' es el de una simbiosis en un proceso extremo de reducción. Los científicos se encuentran también estudiando el genoma de un simbionte que ha entrado recientemente en un insecto y que presenta un genoma aún no reducido.

   Junto a la investigación de los españoles, la revista 'Science' publica otro estudio dirigido por la Universidad de Arizona en Tucson (Estados Unidos) en el que los investigadores describen la secuencia de otra de estas bacterias simbiontes que viven dentro de otros organismos: la 'Carsonella ruddii'.

   El genoma de 'Carsonella ruddii', que vive en insectos que se alimentan de savia, es de unos 160 kilobases de largo. En el genoma de 'Carsonella', que posee muchos genes que se solapan y algo de basura de ADN, faltan muchos genes considerados esenciales para la vida. Los resultados de su análisis genómico sugieren que la bacteria 'Carsonella' podría estar perdiendo su estatus de organismo real y estar convirtiéndose en un componente más de la célula del huésped.

   La investigación española ha sido llevada a cabo en el Instituto Cavanilles de Biodiversidad y Biología Evolutiva de la Universitat de València, dirigida por la profesora de genética Amparo Latorre y forma parte de la tesis doctoral de Vicente Pérez-Brocal (becario de investigación). El estudio ha sido codirigida por la doctora Rosario Gil (investigadora del programa Ramón y Cajal) y en él han colaborado José Manuel Michelena (profesor de entomología), Francisco J. Silva (profesor de Genética) Andrés Moya (catedrático de Genética y director del Instituto Cavanilles), Araceli Lamelas (Becaria de Investigación), Marina Postigo (técnico de investigación del Centro de Astrobiología) y Silvia Ramos (técnico de investigación del Instituto Cavanilles). El trabajo ha contado con el apoyo del Servicio de Secuenciación de la Universitat de Valéncia.


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