Desde el descubrimiento de un fenómeno como la transferencia horizontal de genes, es decir, no de padres a hijos, todo el mundo viviente de nuestro planeta ha sido representado como un único sistema de información. Y en este sistema se hace posible tomar prestada una exitosa invención evolutiva de una especie por otra. ¿Qué es la transferencia de genes vertical y horizontal, cuáles son los mecanismos de este proceso y ejemplos en el mundo orgánico? Todo esto es el artículo.
Genes vecinos
Todo el mundo sabe que nuestros genes provienen de nuestros padres. Y son de sus padres. Esta es la transferencia vertical. Y si de repente se produce una mutación que resulta útil para la supervivencia o la adaptación, y se afianza en el genoma de la población, entonces la especie obtendrá ventajas en la lucha por la existencia.
Al mismo tiempo, una persona tiene sus propios genes,los pulgones tienen los suyos y los tiburones tienen los suyos. Es casi imposible para ellos moverse entre especies. Pero a veces sucede: se trata de una transferencia genética horizontal.
Esto es lo que hace la ingeniería genética moderna. Los organismos genéticamente modificados son el resultado de dicha transferencia de genes (por ejemplo, el tardígrado luminoso en la foto de arriba). Pero en la naturaleza, este fenómeno existe desde hace mucho tiempo.
El meollo del asunto
La transferencia vertical de genes es el fenómeno de la transferencia de material hereditario de formas parentales a organismos hijos.
La transferencia horizontal de genes es una situación natural de transferencia de genes de un organismo adulto a otro. Al mismo tiempo existen objetivamente dos organismos, y a veces pertenecen a diferentes especies biológicas.
Un ejemplo de transferencia horizontal de genes en bacterias es la transferencia de genes de resistencia de una cepa bacteriana a otra.
Condiciones necesarias
Para comprender este fenómeno, es necesario conocer las condiciones bajo las cuales tal transferencia es posible en principio, a saber:
- Es necesario tener un intermediario para el "transporte" de genes de una célula a otra, de un organismo a otro.
- Debe haber un mecanismo molecular que permita insertar genes extraños en el conjunto de genes del huésped.
Es posible que los retrovirus y otros transposones (elementos de ADN) cumplan estas condiciones. Y son precisamente estos métodos de transferencia horizontal de genes los que la ingeniería genética ha adoptado en la actualidad.
AunqueHoy en día, los mecanismos de dicha transferencia de genes solo se están estudiando; además de los virus, dicha transferencia también puede ocurrir con la ayuda de secciones libres de ácidos desoxirribonucleicos (transposones), que ingresan al cuerpo a través de una simple introducción o con organismos parásitos. Este último puede cambiar no solo el aparato genético del huésped, sino también su lugar ecológico en el sistema de biocenosis.
Fondo
Fue la transferencia de genes de resistencia a los antibióticos entre diferentes cepas bacterianas lo que se describió por primera vez en Japón en 1959.
Ya a mediados de la década de 1990, los biólogos moleculares demostraron que la transferencia horizontal de genes en procariotas y eucariotas estuvo involucrada en el desarrollo evolutivo de la vida en nuestro planeta.
En 2010, se publicó un estudio del profesor Cedric Feschott, que presentaba un análisis del genoma de los monos zarigüeya y saimiri. Fueron picados por un tipo de insecto. En los genomas de los mamíferos se ha encontrado un transpozoon que tiene un 98% de identidad con los insectos. Para su información, estos bichos no solo muerden monos y zarigüeyas.
A partir de ahora, la hipótesis de la transferencia horizontal de genes entre diferentes dominios de organismos se ha convertido en un nuevo paradigma de la biología.
Bichos coloridos
Y si la transferencia horizontal de genes en bacterias durante los últimos 30 años no ha suscitado dudas entre los biólogos, entonces su posibilidad en organismos multicelulares ha suscitado muchas preguntas. Fue entonces cuando la atención de los biólogos fue atraída por el pulgón común, en el quehay individuos con color verde y rojo del cuerpo.
Un análisis de los pigmentos que dan color a los individuos rojos reveló la presencia de carotenoides, pigmentos vegetales. ¿De dónde obtuvieron los áfidos los genes que son exclusivos de los organismos vegetales? Hoy en día, la secuenciación del genoma de los insectos es una cuestión bastante sencilla para los investigadores. Fue así como se descubrió que los genes de los pulgones responsables de la síntesis del pigmento rojo son completamente idénticos a los de algunos hongos que parasitan en el cuerpo de los pulgones sin causar ningún daño visible.
Lo más probable es que en los albores de la evolución de los áfidos (hace unos 80 millones de años) hubo una falla en la máquina genética y los genes fúngicos se incorporaron al genoma del insecto.
Evolución y biodiversidad
Toda la sistemática filogenética del mundo orgánico se basa en el concepto de divergencia de Darwin. Su esencia es la siguiente: en cuanto se produce el aislamiento reproductivo entre poblaciones de una especie, podemos hablar del proceso de especiación. Y ya dos especies siguen evolucionando basándose en la selección natural y mutaciones aleatorias.
El descubrimiento de la transferencia horizontal de genes entre especies y taxones más grandes solo demostró que en un período de espacio-tiempo tan corto (4 mil millones de años), la materia viva en nuestro planeta podría pasar de formas unicelulares a formas multicelulares altamente organizadas.
Así, toda la biota del planeta se convierte en un único laboratorio para la creación de nuevos rasgos hereditarios, y es el movimiento horizontal de los genespodría y continúa acelerando significativamente el proceso evolutivo.
Tomemos prestados algunos genes
En 2015, el genetista Alistair Crisp de Cambridge (Reino Unido) estudió los genomas de 12 especies de moscas de la fruta Drosophila, 4 especies de gusanos redondos y 10 especies de primates (uno de los cuales es un ser humano). El científico estaba buscando secciones "alienígenas" de ADN.
Los resultados de la investigación han confirmado la presencia de 145 regiones en los genomas que son el resultado de la transferencia horizontal de genes en eucariotas.
Algunos de estos genes están involucrados en el metabolismo de las proteínas y los lípidos, el otro, en las respuestas inmunitarias. Lo que es más importante, fue posible identificar posibles donantes de estos genes. Resultaron ser protistas (los eucariotas más simples), bacterias (procariotas) y hongos.
¿Qué hay de nosotros?
Ya se sabe con certeza que a través de la transferencia horizontal de genes en humanos, aparecieron los genes responsables de los tipos de sangre AB0.
La mayor parte de la evidencia de dicha transferencia de genes en primates tiene un origen muy antiguo, se remonta a un ancestro común con otros cordados.
Según estudios recientes, la formación de la placenta en humanos también es responsable del gen del virus, que fue capturado en algún lugar al comienzo de la formación de la placenta animal.
Los resultados de la secuenciación del genoma humano mostraron que contiene alrededor del 8 % de fragmentos de genomas virales, que se denominan "genes durmientes".
La era de los mutantes
Aquí llegamosel tema de las historias de terror con las que los activistas verdes asustan. ¿Qué pasa si estos genes "dormidos" se activan? ¿O es una garrapata que muerde a una persona y arrastra algún tipo de horror a su genoma? ¿O comemos soja modificada genéticamente y nos convertimos en mutantes? Pero después de todo, durante 4 mil millones de años, la biodiversidad en el planeta solo ha aumentado, y tú y yo todavía somos un poco como las ballenas, como los pulgones como los hongos. ¿Por qué es eso?
En primer lugar, el mecanismo de transferencia horizontal existe en la naturaleza mientras existe la vida misma. Y en el ejemplo de los pulgones, está perfectamente claro que tal transferencia de genes tenía como objetivo precisamente aumentar la adaptabilidad de los organismos a las condiciones ambientales (los rojos son menos visibles en ciertas partes de las plantas). Y a los ingenieros genéticos en este sentido no se les ocurrió nada nuevo. Los tomates con genes de peces árticos tienen una mayor tolerancia al frío, lo que les permite cultivarse en las regiones del norte.
En segundo lugar, a pesar de la posibilidad de transferencia genética, aún no hemos observado la unificación (uniformidad) del genoma de todos los organismos vivos del planeta. La estabilidad del sistema biológico, que es la célula y el organismo, es lo suficientemente alta como para limitar la transferencia génica ineficiente. Pero al mismo tiempo, es esta transferencia la herramienta de la evolución biológica, que conduce a la biodiversidad. Así que no pasará mucho tiempo antes de que los osos parezcan cometas y los perros parezcan camaleones.
