Créditos: Phys.org
Un estudio innovador del Laboratorio Bigelow para Ocean Sciences ha arrojado nuevas ideas sobre los procesos evolutivos que juegan en los microbios marinos. Bajo el liderazgo del científico de investigación senior Ramunas Stepanauskas, el estudio revela que la transmisión de genes laterales, un proceso en el que el material genético se intercambia entre organismos que no están directamente relacionados en una velocidad sorprendente con organismos celulares, como bacterias y arqueas.
Los investigadores estiman que una línea celular promedio adquiere alrededor del 13% de sus genes cada millón de años y retiene a través de la transferencia de genes laterales. Esto se traduce diariamente en un notable intercambio de alrededor de 250 genes por litro de agua de mar. Los hallazgos, publicados en el ISME Journal, marcan un importante paso adelante en la comprensión de la evolución microbiana, desafiando las definiciones tradicionales de especies e ilustrando los beneficios ecológicos de la transferencia de genes.
La transferencia de genes laterales puede ocurrir a través de varios mecanismos, incluida la absorción de material genético flotante, transferencias directas de células a células e inyecciones virales. A pesar de su significado, la cuantificación de este proceso ha sido difícil debido a la gran diversidad de especies microbianas. Los métodos tradicionales para investigar la transferencia de genes generalmente están dirigidos a genes o grupos específicos, lo que los hace menos efectivos para analizar ecosistemas enteros.
Para superar estos desafíos, el equipo de investigación utilizó un conjunto de datos único de 12,000 células microbianas muestreadas aleatoriamente de superficies oceánicas tropicales y subtropicales. Al comparar las distribuciones de gentadores observadas con un modelo de computadora que solo era responsable de la transferencia de genes verticales, los genes de los padres a los descendientes, podrían medir cuantitativamente los efectos de la transferencia de genes laterales.
El análisis confirmó que se produce un gran intercambio genuino entre los microorganismos estrechamente relacionados. Sin embargo, algunos genes que ofrecen beneficios ecológicos pueden transmitirse entre especies distantes. Por ejemplo, se descubrió que los microbios adquieren nuevos genes para que puedan absorber fósforo adicional, un nutriente crítico, en el mar de Sargasso deficiente en fósforo. Curiosamente, los investigadores también identificaron transferencias laterales de genes que codificaron el ARN ribosómico, que anteriormente se consideraban medidas estables para la diversidad biológica.
Mirando hacia el futuro, el equipo de investigación quiere expandir este enfoque a varios entornos marinos y al mismo tiempo investigar las variaciones en los mecanismos de transferencia de genes bajo diferentes líneas y ecosistemas. Esta investigación futura podría tener implicaciones importantes para la biotecnología, de modo que nuestra comprensión de cómo los organismos se adaptan a su entorno. También hace preguntas sobre las posibles aplicaciones de este conocimiento en gestión ambiental y prácticas bioeconómicas.
El proyecto ha sentado las bases para una mayor exploración de la evolución microbiana, en la que Stepanauskas expresa optimismo de que este es solo el comienzo. Hace hincapié en la necesidad de mejorar las herramientas de modelado para facilitar análisis más extensos. Mirarab, coautor de UC San Diego, refleja este sentimiento y enfatiza el emocionante potencial para descubrir una dinámica evolutiva más dentro de los ecosistemas microbianos en todo el mundo.
