Un equipo de investigación del Centro de Astrobiología (CAB/CSIC-INTA) ha arrojado luz sobre la función del ADN extracelular en la evolución mediante transferencia génica horizontal, es decir entre microorganismos similares, en la bacteria modelo Bacillus subtilis. Los resultados de su investigación se publican en la revista internacional PLoS One y están resumidos en una nota de prensa del CAB.
El equipo, formado por Olga Zafra, María Lamprecht y Carolina González, y dirigido por Eduardo González-Pastor, del Departamento de Evolución Molecular del CAB, ha demostrado que una población de B. subtilis es capaz de coordinar la liberación de ADN al medio y su captación por otros individuos de la población, lo cual es muy importante desde un punto de vista evolutivo.
El ADN extracelular (eDNA, por sus siglas en inglés) es material genético libre que se encuentra en el ambiente donde habitan microorganismos, debido a la muerte celular de los mismos o bien mediante una liberación específica que pueden realizar determinados microorganismos. Entre sus posibles funciones se encuentran su uso como nutriente, la capacidad para ayudar en la cohesión de las células dentro de las comunidades microbianas y también pueden contribuir en la transferencia de material genético entre la misma o diferentes especies.
Bacillus subtilis es una bacteria no patógena presente en muchos tipos de ecosistemas que se usa comúnmente como modelo en los laboratorios. No obstante, para el estudio de diversos fenómenos de comportamiento social, se utiliza una cepa de origen natural que carece de posibles adaptaciones artificiales a las condiciones de laboratorio.
Evolución por transferencia horizontal
En este trabajo, se ha empleado la estirpe natural de B. subtilis 3610 y se ha descubierto que es capaz de liberar al medio numerosas copias de su genoma de una forma específica y no relacionada con la ruptura de la célula.
Esto llevó a pensar que este fenómeno tiene una función importante para la bacteria. Se ha demostrado que la secreción de ADN al medio está claramente relacionada con otro fenómeno denominado “competencia”, que es la capacidad de captar e integrar en el propio cromosoma de la bacteria un material genético externo. Así, en este caso concreto, la función del ADN extracelular está relacionada con el intercambio genético horizontal entre bacterias.
El intercambio genético horizontal es una forma de evolución microbiana en la que hay herencia horizontal, es decir, no de padres a hijos, sino entre individuos de la misma generación. Además, permite el intercambio de grandes fragmentos de información genética.
Sería el mecanismo por el que las bacterias patógenas de hospitales son capaces de dispersar propiedades como la resistencia a determinados antibióticos. Por tanto, es un fenómeno de gran importancia práctica, además de ecológica, y es esencial su estudio a nivel de investigación básica ya que puede ayudarnos a responder preguntas sobre la evolución y diversificación de la vida en sus etapas más tempranas.
El CAB
El Centro de Astrobiología (CAB) es un centro de investigación mixto del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (INTA) y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC). Creado en 1999, y asociado al NASA Astrobiology Institute (NAI), es el primer centro del mundo dedicado específicamente a la investigación astrobiológica. Su objetivo es estudiar, desde una perspectiva transdisciplinar, el origen, presencia e influencia de la vida en el Universo.
En el centro trabajan astrofísicos, biólogos, físicos, químicos, geólogos, ingenieros, informáticos y matemáticos, entre otros. Además de todo lo que tiene que ver con la comprensión del fenómeno de la vida tal y como lo conocemos (su emergencia, condiciones de desarrollo, adaptabilidad -extremofilia-, etc.), también involucra la búsqueda de vida fuera de la Tierra (exobiología) y sus derivaciones, como son la exploración espacial (planetología) y la habitabilidad.
Actualmente, más de 150 investigadores y técnicos desarrollan en el CAB diferentes proyectos científicos tanto nacionales como internacionales.
Referencia bibliográfica:
Olga Zafra, María Lamprecht-Grandío, Carolina González de Figueras, José Eduardo González-Pastor: Extracellular DNA Release by Undomesticated Bacillus subtilis Is Regulated by Early Competence. PLOS ONE (2012). DOI:10.1371/journal.pone.0048716.