{"id":51958,"date":"2021-06-04T08:01:04","date_gmt":"2021-06-04T06:01:04","guid":{"rendered":"https:\/\/espores.org\/?p=51958"},"modified":"2022-05-05T11:55:08","modified_gmt":"2022-05-05T09:55:08","slug":"cuando-las-plantas-cedieron-sus-genes-a-los-insectos-una-ventana-al-permico","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/espores.org\/es\/es-investigacion\/cuando-las-plantas-cedieron-sus-genes-a-los-insectos-una-ventana-al-permico\/","title":{"rendered":"Cuando las plantas cedieron sus genes a los insectos: una ventana al P\u00e9rmico"},"content":{"rendered":"\n

La revista Scientific Reports<\/em><\/a> recog\u00eda hace unos meses los interesantes hallazgos del equipo de investigaci\u00f3n formado por Walter J. Lapadula, Mar\u00eda L. Mascotti y Maximiliano Juri Ayub, integrado en el Instituto Multidisciplinar de Investigaciones Biol\u00f3gicas de San Luis, en Argentina (IMBIO). Los trabajos de investigaci\u00f3n  confirmaban,<\/strong> por primera vez, el descubrimiento de dos genes funcionales RIP de plantas en la mosca blanca Bemisia tabaci<\/em><\/strong>.<\/em> Atendiendo a este resultado vamos a explicar este inusual salto de material gen\u00e9tico y mediante qu\u00e9 mecanismos estos genes habituales del mundo vegetal se integraron hace millones de a\u00f1os en el genoma del ancestro de este hem\u00edptero. En este mismo sentido, intentaremos esbozar las claves evolutivas que implican estos acontecimientos gen\u00f3micos de naturaleza singular y que afectan de forma profunda a la ecolog\u00eda de las especies tanto vegetales como animales. <\/p>\n\n\n\n

Genes que escapan a sus due\u00f1os.<\/h3>\n\n\n\n

El hecho de que genes completos salten entre especies distantes evolutivamente y colonicen los genomas de otros organismos, es posible mediante el mecanismo biol\u00f3gico que conocemos como Transferencia Horizontal de Genes (THG). Supone la cesi\u00f3n de material gen\u00e9tico entre especies sin que medie evento reproductivo alguno. Resulta evidente que para organismos complejos esta idea contrasta con el concepto cl\u00e1sico de verticalidad de la herencia, es decir, los genes se transmiten de progenitores a descendientes; en este caso no ocurre as\u00ed. Por otra parte, la THG s\u00ed est\u00e1 descrita de forma frecuente en el mundo procariota, pero no resulta tan abundante su descripci\u00f3n en el caso de los organismos complejos (como los metazoos o las plantas). En un art\u00edculo anterior<\/strong><\/a>, explor\u00e1bamos esta posibilidad de intercambio de genes mediada por THG en el escenario de las relaciones planta-planta. En esta ocasi\u00f3n, damos un paso m\u00e1s y nos adentramos en la relaci\u00f3n planta-animal. Lo haremos siguiendo el rastro evolutivo de los interesantes genes RIP y c\u00f3mo han protagonizado este inusual cap\u00edtulo de biolog\u00eda evolutiva.<\/p>\n\n\n\n

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Mosca blanca Bemisia tabac<\/em>i (Gennadius, 1889).<\/p><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Mecanismos de defensa vegetal y prote\u00ednas inactivadoras de ribosomas (RIP).<\/h3>\n\n\n\n

Los genes RIP (BtRIP1 y BtRIP2) que los investigadores han encontrado en la mosca blanca Bemisia tabaci<\/em> presentan actualmente una amplia distribuci\u00f3n en plantas, tanto en un sentido taxon\u00f3mico como geogr\u00e1fico. Por otra parte, tambi\u00e9n se han identificado en ciertas bacterias y, en menor medida, en algunos grupos de hongos. La presencia de genes RIP en plantas se asocia a la aparici\u00f3n, en el periodo P\u00e9rmico, de las Gimnospermas, hace al menos 300 millones de a\u00f1os.<\/p>\n\n\n\n

Los ancestrales genes RIP codifican prote\u00ednas altamente t\u00f3xicas (actividad N-glicosidasa)  por su capacidad de interrumpir la s\u00edntesis proteica de forma irreversible mediante la inactivaci\u00f3n de  ribosomas celulares; tanto en formas de vida procariota como eucariota. Estas prote\u00ednas inactivadoras de ribosomas (RIP, en sus siglas en ingl\u00e9s) pueden ser aisladas en tejidos de hojas, semillas y \u00f3rganos de reserva subterr\u00e1neos. Atendiendo a esta caracter\u00edstica de toxicidad, est\u00e1 demostrado en modelos de experimentaci\u00f3n vegetal que las RIP participan en complejos mecanismos de defensa<\/a> frente a hongos, bacterias, virus e insectos. En este sentido, son muchos los aspectos que quedan por esclarecer respecto a los mecanismos m\u00e1s profundos de funcionamiento de estas mol\u00e9culas defensivas vegetales, por lo que es una l\u00ednea de investigaci\u00f3n abierta en la actualidad por varios grupos de investigaci\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n

El paradigma de encontrar genes vegetales en un insecto<\/h3>\n\n\n\n

Efectivamente, resulta paradigm\u00e1tico que la mosca Bemisia tabaci<\/em> sea portadora de genes ancestrales de una especie vegetal, pero es todav\u00eda m\u00e1s interesante el hecho de que estos genes sean funcionales, como as\u00ed se ha demostrado en esta investigaci\u00f3n de Scientific Reports. Para poner luz sobre este inusual hallazgo, se ha seguido el rastro filogen\u00e9tico de los genes RIP, hallados en la mosca blanca, es decir, se ha reconstruido la historia evolutiva de estos genes para conocer d\u00f3nde se encuentra su origen. Los resultados del an\u00e1lisis apoyan, firmemente, que los dos genes RIP encontrados en la mosca blanca derivan de un solo evento de THG y tienen su origen en una especie vegetal que no ha podido ser identificada. Los an\u00e1lisis filogen\u00e9ticos afinan m\u00e1s en sus resultados y consideran que este evento de cesi\u00f3n de genes tuvo lugar en un per\u00edodo comprendido entre los 80 y 300 millones de a\u00f1os (franja cronol\u00f3gica que abarca los periodos  Carbon\u00edfero y P\u00e9rmico, as\u00ed como la totalidad de la era Mesozoica).<\/p>\n\n\n\n

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El alga roja Galdieria sulphuraria<\/em> (eucariota) vive en ambientes \u00e1cidos y muestra una enorme flexibilidad metab\u00f3lica. Al menos el 5% de sus genes ha sido adquirido mediante THG y se relacionan con procesos ecol\u00f3gicamente relevantes.<\/p><\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Llegados a este punto cabe preguntarse \u00bfpor qu\u00e9 no han desaparecido estos genes RIP del genoma de la mosca blanca? Con frecuencia, los genes que son objeto de TGH permanecen silenciados, no son objeto de transcripci\u00f3n celular y otros muchos son eliminados mediante deriva gen\u00e9tica. En este caso, la deriva gen\u00e9tica durante 80 millones de a\u00f1os no ha hecho desaparecer estos genes y las actuales investigaciones confirman que han evolucionado mediante selecci\u00f3n purificadora, es decir, se transcriben celularmente y tienen actividad funcional. Por tanto, debemos entender que confieren alg\u00fan tipo de ventaja adaptativa a sus nuevos due\u00f1os, en este caso a la mosca Bemisia tabaci<\/em>. Desconocemos de forma precisa qu\u00e9 papel desempe\u00f1an los genes RIP en su nuevo hospedador. Desde un ejercicio de aproximaci\u00f3n, podemos considerar  que otros insectos se han visto evolutivamente muy favorecidos por los eventos de THG. En este caso no eran plantas las que donaban sus genes, eran hongos y bacterias, y la consecuencia adaptativa final fue aumentar la capacidad tr\u00f3fica sobre nuevos recursos vegetales. En definitiva, explotar nichos ecol\u00f3gicos anteriormente inaccesibles. Por otra parte, existe la posibilidad de que las RIP en B. tabaci<\/em>, al igual que ocurre en plantas, participen en sistemas de defensa contra potenciales agentes pat\u00f3genos, pero sobre esta posibilidad actualmente no hay evidencia alguna.<\/p>\n\n\n\n

La fragilidad de la barrera de Weismann como oportunidad gen\u00f3mica del pasado<\/h3>\n\n\n\n

Existe consenso en la comunidad cient\u00edfica sobre c\u00f3mo la THG en el mundo procariota puede reconocerse como un hecho com\u00fan, con implicaciones evolutivas sobre los organismos. Pero este escenario no resulta tan reproducible en organismos complejos en los que coinciden numerosas barreras que impiden la adquisici\u00f3n de elementos gen\u00e9ticos extra\u00f1os y su incorporaci\u00f3n de forma estable al genoma de las c\u00e9lulas germinales y, por tanto, transmisibles a su descendencia. <\/strong>\u00bfC\u00f3mo es posible que los genes de una planta escapen a sus due\u00f1os y se integren en el genoma de un insecto? Para que esto ocurra los genes cedidos por nuestra planta desconocida deben incorporarse a las c\u00e9lulas germinales de Bemisia tabaci<\/em>.<\/p>\n\n\n\n

Esta cuesti\u00f3n no es sencilla de explicar, para ello los autores del  art\u00edculo consideran que existe una debilidad en la barrera de Weismann en fases iniciales del desarrollo de B. tabaci<\/em>  (fase larvaria), que s\u00ed permitir\u00eda esta adquisici\u00f3n de genes. En este sentido, se cree que el veh\u00edculo contenedor de los genes ser\u00eda la savia<\/strong>; de la que se alimentan las larvas durante su fase de desarrollo. Recordemos que la barrera de Weismann nos explica, c\u00f3mo en los metazoos, las c\u00e9lulas germinales formadoras de gametos son las \u00fanicas responsables de trasmitir informaci\u00f3n gen\u00e9tica de generaci\u00f3n en generaci\u00f3n, en contraste con las c\u00e9lulas som\u00e1ticas.<\/p>\n\n\n\n

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\u00c1rbol de la vida dibujado por Charles Darwin en su cuaderno B, iniciado pocos meses despu\u00e9s de desembarcar del Beagle, el verano de 1837.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Es decir, la informaci\u00f3n gen\u00e9tica de caracteres heredables y contenida en el genoma solo tiene una direcci\u00f3n; de c\u00e9lulas germinales a c\u00e9lulas som\u00e1ticas y, en ning\u00fan caso, las mutaciones o adquisici\u00f3n de caracteres novedosos recogidas en c\u00e9lulas som\u00e1ticas pueden pasar a las c\u00e9lulas germinales y, por ello, no pueden alcanzar las generaciones siguientes. Pero existen excepciones conocidas en plantas, esponjas y corales. Quiz\u00e1s la barrera de Weismann, es una innovaci\u00f3n evolutiva reciente y hace millones de a\u00f1os no resultaba tan eficiente y sofisticada evolutivamente. Los investigadores mantienen la hip\u00f3tesis de fondo en la que consideran que los insectos pueden ser m\u00e1s susceptibles a episodios de THG que otros grupos animales como los vertebrados. De forma paralela tambi\u00e9n se ha sugerido esta posibilidad en el reino vegetal, del que conocemos numerosos ejemplos de intercambio de genes, donde las plantas son las receptoras \u00faltimas de estas cesiones de genes en sus relaciones con bacterias, hongos y plantas par\u00e1sitas.\r\n<\/p>\n\n\n\n

La idea de selecci\u00f3n natural dentro de un contexto evolutivo se presenta, tradicionalmente, como un proceso lento, estable y gradual, manteni\u00e9ndose sobre la herencia de los caracteres de forma vertical, que termina por dar una visi\u00f3n arborescente de la evoluci\u00f3n de las especies. La transferencia horizontal de genes supone la posibilidad de adquirir de forma r\u00e1pida y novedosa, capacidades funcionales que permiten una r\u00e1pida adaptaci\u00f3n a nuevos nichos ecol\u00f3gicos. En los \u00faltimos a\u00f1os se documentan con mayor frecuencia estos fen\u00f3menos de THG en organismos complejos como plantas y animales, que resultan de gran inter\u00e9s en tanto pueden moldear el concepto de evoluci\u00f3n y contribuir a esclarecer la historia evolutiva de la adquisici\u00f3n de caracteres, que no siempre obedecen a una visi\u00f3n arborescente, sino m\u00e1s bien reticulada de las diferentes especies. Estamos seguros de que a Darwin, Wallace y Mendel les habr\u00edan resultado apasionantes estos hallazgos. En los pr\u00f3ximos a\u00f1os, la comunidad investigadora dar\u00e1 respuesta a muchas de las preguntas que quedan pendientes de resolver respecto al papel que juega la THG en la historia evolutiva de las especies y en la que, c\u00f3mo hemos visto, el mundo vegetal es un elemento central de este debate. <\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/a><\/figure>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

La revista Scientific Reports recog\u00eda hace unos meses los interesantes hallazgos del equipo de investigaci\u00f3n formado por Walter J. Lapadula, Mar\u00eda L. Mascotti y Maximiliano Juri Ayub, integrado en el Instituto Multidisciplinar de Investigaciones Biol\u00f3gicas de San Luis, en Argentina (IMBIO). 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