Culex quiquefasciatus. Foto: gentileza Conicet / Seth Irish | Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Estados Unidos.
¿Qué tienen en común las cianobacterias, microorganismos que pueden hacer fotosíntesis a partir del oxígeno –como las plantas-, y los mosquitos? La respuesta está en su genoma: una investigación publicada recientemente en Scientific Reports muestra que los segundos recibieron durante su evolución genes de los primeros, en un mecanismo conocido como transferencia horizontal de genes (TGH).
Más precisamente algunas especies de los géneros de mosquitos Culex y Aedes, transmisores de enfermedades como el dengue, la fiebre chikungunya, la encefalitis japonesa y la filariasis linfática, entre otras, recibieron de las cianobacterias genes que codifican para las Proteínas Inactivantes del Ribosoma (RIP, por su sigla en inglés) por THG, un mecanismo que ha demostrado ser sumamente importante en la evolución de diferentes especies.
El grupo, dirigido por Maximiliano Juri Ayub, investigador independiente del CONICET en el Instituto Multidisciplinario de Investigaciones Biológicas de San Luis (IMIBIO-SL, CONICET-UNSL), estudió las RIP, un grupo de moléculas tóxicas que se encuentran principalmente en plantas y algunas pocas bacterias.
“Una de las toxinas más potentes que se conoce es la ricina, presente en altas cantidades en las semillas del el ricino (Ricinus communis), una planta muy común. Otro ejemplo es la toxina responsable del Síndrome Urémico Hemolítico, causado por cepas de la bacteria Escherichia coli”, comenta Juri Ayub.
“La THG es uno de los mecanismos que modifican el contenido en los genomas de los organismos. En este trabajo confirmamos que mosquitos de los géneros Culex y Aedes recibieron de las cianobacterias los genes que codifican para las RIP y si bien todavía no conocemos qué función tienen en esos organismos, se sabe que se han conservado a lo largo de su evolución”, explica Walter Lapadula, becario pos-doctoral del CONICET en el IMIBIO-SL.
La transferencia horizontal de genes es el traspaso de material genético entre organismos uni y/o pluricelulares. Hay un organismo donante que transfiere genes a otro que no está directamente emparentado. Este material genético puede, o no, insertarse en el genoma del organismo receptor. Esto a su vez puede no causar ningún ‘efecto’ o determinar que el receptor adquiera nuevas características o propiedades.
Por lo tanto, lo primero que quisieron saber sobre las RIPs de mosquitos era si cumplían alguna función. Para ello analizaron si estos genes presentan ‘huellas’ o ‘marcas’ típicas de la selección natural, que indican que tendrían cierta funcionalidad. “Encontramos esas señales, pero fue como encontrarlas en una herramienta: muestran que se usó pero no sabemos para qué”, grafica Yuri Ayub.
Ya demostrado que las RIPs cumplen un rol funcional en mosquitos y que estos genes fueron recibidos por THG de cianobacterias, la pregunta a responder es: ‘¿Qué función cumplen?’, y hacia allí encaminan las nuevas investigaciones.
HISTORIA DE UNA RELACIÓN
Además, se encontraron pruebas de que los genes que codifican estas proteínas están bajo los efectos de la selección natural. Estos resultados sugieren que las RIPs presentes en mosquitos fueron adquiridas por THG y que las cianobacterias son las candidatas a donantes más probables, en un evento que habría ocurrido hace alrededor de 240 millones de años.
“El hecho de que estas secuencias sean seleccionadas –es decir que no hayan desaparecido durante la historia evolutiva de estos mosquitos– apoya la idea de que tienen un papel funcional en los organismos receptores”, subraya Lapadula.
Actualmente en una colaboración establecida con el Centers for Disease Control and Prevention (Centros para el Control y Prevención de Enfermedades, CDC) de Estados Unidos se están realizando nuevos estudios para tratar de conocer el posible rol funcional de estos genes en mosquitos. En otros organismos se sabe que estas proteínas confieren cierta virulencia, como es el caso de la shiga toxina causante del Síndrome Urémico Hemolítico.
Según indican los autores en el trabajo, al estudiar las RIPs de mosquitos vieron que las secuencias más cercanas pertenecen a dos cianobacterias (Tolypothrix bouteillei y Calothrix parietina). Y señalan un hecho interesante: que las cianobacterias constituyen una proporción significativa de las poblaciones microbianas que viven en los sitios de reproducción de los mosquitos.
“Por un lado demostramos un caso concreto de genes animales adquiridos mediante transferencia horizontal, un mecanismo cuya importancia en la evolución de los metazoos (animales) se debate arduamente en la actualidad. Y, en segundo lugar, estos resultados muestran una vez más la importancia de las contingencias, es decir hechos fortuitos imposibles de predecir, sobre la historia evolutiva de las especies”, concluye Yuri Ayub.
Culex quiquefasciatus. Foto: gentileza Seth Irish | Centers for Disease Control and Prevention (CDC). Estados Unidos.
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