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Esquema de la transferencia genética horizontal (y vertical) entre los reinos de los seres vivos. Imagen: Barth F. Smets. Fuente: Wikipedia.
Muchos animales, incluidos los seres humanos, adquirieron genes esenciales "externos" de microorganismos que cohabitaban en su entorno en la antigüedad, según un estudio publicado en la revista de acceso abierto Genome Biology, de BioMed Central.
El estudio cuestiona las visiones convencionales de que la evolución de los animales se basa únicamente en genes que se transmiten a través de las líneas ancestrales (en vertical), lo que sugiere que, al menos en algunos linajes, el proceso todavía está en curso.
La transferencia de genes entre organismos que viven en el mismo entorno se conoce como transferencia genética horizontal (TGH). Es bien conocida en en los organismos unicelulares y se piensa que es un proceso importante que explica la rapidez con que las bacterias, por ejemplo, desarrollan resistencia a los antibióticos.
Se cree que la TGH desempeña un papel importante en la evolución de algunos animales, incluidos los gusanos nematodos que han adquirido genes de microorganismos y plantas, y algunos escarabajos que adquirieron genes bacterianos para producir enzimas para la digestión de las bayas de café. Sin embargo, la idea de que la TGH ocurra en animales más complejos, como los humanos, en lugar de que simplemente hereden genes directamente de sus antepasados, ha sido ampliamente debatida y cuestionada.
El autor principal del artículo, Alastair Crisp, de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), afirma en la nota de prensa de Biomed Central, recogida por EurekAlert! : "Este es el primer estudio que muestra cómo de ampliamente se produce la TGH en los animales, incluidos los humanos, dando lugar a decenas o cientos de genes activos "externos". Sorprendentemente, lejos de ser un hecho poco habitual, parece que la TGH ha contribuido a la evolución de muchos, quizás todos, los animales, y que el proceso está en curso, lo que significa que es posible que tengamos que volver a evaluar la forma en que pensamos acerca de la evolución".
Especies
Los investigadores estudiaron los genomas de 12 especies de Drosophila, o mosca de la fruta, cuatro especies de gusano nematodo, y 10 especies de primates, incluidos los humanos. Calcularon cómo de bien se alineaba cada uno de sus genes con genes similares de otras especies para estimar la probabilidad de que fueran de origen externo. Mediante la comparación con otros grupos de especies, fueron capaces de estimar la fecha probable en la que se adquirieron los genes.
Se confirmó que varios genes, incluyendo el gen del grupo sanguíneo ABO, habían sido adquiridos por los vertebrados a través de TGH. La mayoría de los otros genes implicados estaban relacionados con enzimas implicadas en el metabolismo.
En los seres humanos, se confirmó que 17 genes fueron adquiridos por TGH, y se identificaron otros 128 genes externos de los que hasta ahora no se había detectado ese origen.
Algunos de estos genes estaban involucrados en el metabolismo de lípidos, incluyendo la descomposición de ácidos grasos y la formación de glicolípidos. Otros estaban involucrados en las respuestas inmunitarias, incluyendo la respuesta inflamatoria, la señalización celular inmunitaria, y las respuestas antimicrobianas, mientras que otras categorías de genes incluyen el metabolismo de aminoácidos, la modificación de proteínas y las actividades antioxidantes.
El estudio cuestiona las visiones convencionales de que la evolución de los animales se basa únicamente en genes que se transmiten a través de las líneas ancestrales (en vertical), lo que sugiere que, al menos en algunos linajes, el proceso todavía está en curso.
La transferencia de genes entre organismos que viven en el mismo entorno se conoce como transferencia genética horizontal (TGH). Es bien conocida en en los organismos unicelulares y se piensa que es un proceso importante que explica la rapidez con que las bacterias, por ejemplo, desarrollan resistencia a los antibióticos.
Se cree que la TGH desempeña un papel importante en la evolución de algunos animales, incluidos los gusanos nematodos que han adquirido genes de microorganismos y plantas, y algunos escarabajos que adquirieron genes bacterianos para producir enzimas para la digestión de las bayas de café. Sin embargo, la idea de que la TGH ocurra en animales más complejos, como los humanos, en lugar de que simplemente hereden genes directamente de sus antepasados, ha sido ampliamente debatida y cuestionada.
El autor principal del artículo, Alastair Crisp, de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), afirma en la nota de prensa de Biomed Central, recogida por EurekAlert! : "Este es el primer estudio que muestra cómo de ampliamente se produce la TGH en los animales, incluidos los humanos, dando lugar a decenas o cientos de genes activos "externos". Sorprendentemente, lejos de ser un hecho poco habitual, parece que la TGH ha contribuido a la evolución de muchos, quizás todos, los animales, y que el proceso está en curso, lo que significa que es posible que tengamos que volver a evaluar la forma en que pensamos acerca de la evolución".
Especies
Los investigadores estudiaron los genomas de 12 especies de Drosophila, o mosca de la fruta, cuatro especies de gusano nematodo, y 10 especies de primates, incluidos los humanos. Calcularon cómo de bien se alineaba cada uno de sus genes con genes similares de otras especies para estimar la probabilidad de que fueran de origen externo. Mediante la comparación con otros grupos de especies, fueron capaces de estimar la fecha probable en la que se adquirieron los genes.
Se confirmó que varios genes, incluyendo el gen del grupo sanguíneo ABO, habían sido adquiridos por los vertebrados a través de TGH. La mayoría de los otros genes implicados estaban relacionados con enzimas implicadas en el metabolismo.
En los seres humanos, se confirmó que 17 genes fueron adquiridos por TGH, y se identificaron otros 128 genes externos de los que hasta ahora no se había detectado ese origen.
Algunos de estos genes estaban involucrados en el metabolismo de lípidos, incluyendo la descomposición de ácidos grasos y la formación de glicolípidos. Otros estaban involucrados en las respuestas inmunitarias, incluyendo la respuesta inflamatoria, la señalización celular inmunitaria, y las respuestas antimicrobianas, mientras que otras categorías de genes incluyen el metabolismo de aminoácidos, la modificación de proteínas y las actividades antioxidantes.
El equipo fue capaz de identificar la clase de organismos de la que probablemente provenían los genes. Las bacterias y los protistas, otra clase de microorganismos, eran los donantes más comunes en todas las especies estudiadas. También identificaron TGH procedente de virus, que era responsable de otros 50 genes externos en primates.
Algunos genes fueron identificados como originarios de hongos. Esto explica por qué algunos estudios anteriores, que sólo se centraron en bacterias como fuente de HGT, rechazaron la idea de que estos genes fueran externos en origen.
La mayoría de la TGH encontrada en primates era antigua, producida en algún momento entre el ancestro común del filo Chordata y el antepasado común de los primates.
Los autores dicen que su análisis probablemente subestime la verdadera magnitud de TGH en los animales, y que la TGH directa entre los organismos multicelulares complejos también es plausible, y ya conocida en algunas relaciones huésped-parásito.
El estudio también tiene impactos potenciales en la secuenciación del genoma de manera más general. Los proyectos genoma eliminan frecuentemente las secuencias bacterianas de los resultados al suponer que son contaminación. Aunque detectar ésta es necesario, la posibilidad de que las secuencias bacterianas sean una parte genuina del genoma de un animal procedente de TGH no debe ser ignorada, afirman los autores.
Algunos genes fueron identificados como originarios de hongos. Esto explica por qué algunos estudios anteriores, que sólo se centraron en bacterias como fuente de HGT, rechazaron la idea de que estos genes fueran externos en origen.
La mayoría de la TGH encontrada en primates era antigua, producida en algún momento entre el ancestro común del filo Chordata y el antepasado común de los primates.
Los autores dicen que su análisis probablemente subestime la verdadera magnitud de TGH en los animales, y que la TGH directa entre los organismos multicelulares complejos también es plausible, y ya conocida en algunas relaciones huésped-parásito.
El estudio también tiene impactos potenciales en la secuenciación del genoma de manera más general. Los proyectos genoma eliminan frecuentemente las secuencias bacterianas de los resultados al suponer que son contaminación. Aunque detectar ésta es necesario, la posibilidad de que las secuencias bacterianas sean una parte genuina del genoma de un animal procedente de TGH no debe ser ignorada, afirman los autores.
Referencia bibliográfica:
Alastair Crisp, Chiara Boschetti, Malcolm Perry, Alan Tunnacliffe, Gos Micklem: Expression of multiple horizontally acquired genes is a hallmark of both vertebrate and invertebrate genomes. Genome Biology (2015). DOI: 10.1186/s13059-015-0607-3.
Alastair Crisp, Chiara Boschetti, Malcolm Perry, Alan Tunnacliffe, Gos Micklem: Expression of multiple horizontally acquired genes is a hallmark of both vertebrate and invertebrate genomes. Genome Biology (2015). DOI: 10.1186/s13059-015-0607-3.
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