“Uno de los principales mecanismos de transferencia horizontal de genes son los que involucran a los virus. Sabemos que ciertos tipos de virus pueden infectar una célula e integrarse al genoma de esta. Si ese virus “saltó” de otra especie pudo llevar consigo secuencias de esta última y ahora insertarla en su nuevo huésped.”

 

Horacio Cano Camacho

Durante mucho tiempo pensábamos que la única forma de transferir genes de un organismo a otro, era de “padres a hijos”, algo que le llamamos trasferencia vertical. Yo poseo la mitad de mi dotación genómica de mi padre y la otra mitad de mi madre y esto es valido para los humanos, las palomillas o las plantas. Luego se demostró que las bacterias son, digamos, bastante más “promiscuas” y podían intercambiar genes con otras especies distintas. Esto nos explicó muchos fenómenos como la adquisición de resistencias a los antibióticos y cosas así, pero eran bacterias y nadie se escandalizaba…

Luego supimos que esta transferencia, que no implica reproducción sexual, estaba más extendida e involucraba a insectos, plantas, hongos, y prácticamente todos los organismos, incluyéndonos a nosotros. Esta forma de transferencia fue llamada transferencia horizontal de genes y es más común de lo que imaginamos. Los hongos “tomaron” genes de las bacterias, las plantas de las bacterias, los insectos de los nematodos, en un proceso de mezcla genética que continúa.

Y el asunto no es trivial. Resulta que podemos “adquirir” genes de otras especies con las que obviamente no tenemos interacción sexual y esto puede contribuir a la diversidad, la adaptación y brindar ventajas evolutivas. Imaginemos a una población de insectos que se alimentan de madera (xilófagos). En su tracto digestivo suelen tener bacterias, protozoarios, hongos y hasta gusanos microscópicos como los nematodos, que son capaces de digerir las fibras vegetales porque poseen las proteínas (enzimas) capaces de degradar estos compuestos como la celulosa, la pectina, la lignina y otros igual de recalcitrantes. Tener estos pasajeros en la panza es realmente una ventaja para el insecto puesto que le permite sacar nutrientes de la madera, algo muy difícil o imposible de lograr para otros.

Ahora pensemos que, de alguna manera, los genes que codifican para estas proteínas se pasan al patrimonio genético del insecto y son parte ya de su propio genoma. Aunque sigue dependiendo de los microorganismos de su tracto digestivo, tiene también sus propios genes.

Como las poblaciones de microorganismos del tracto digestivo pueden cambiar con las condiciones ambientales, tener tus propias enzimas supone una ventaja nutricional frente a insectos que no las tienen. Visto así, la transferencia horizontal de genes cobra otro sentido puesto que crea nuevas combinaciones genéticas sobre las que opera la evolución. La población que “obtuvo” este nuevo gen tiene ventajas, se alimenta mejor, se reproduce y transfiere de manera vertical esta característica a su descendencia.

Uno de los principales mecanismos de transferencia horizontal de genes son los que involucran a los virus. Sabemos que ciertos tipos de virus pueden infectar una célula e integrarse al genoma de esta. Si ese virus “saltó” de otra especie pudo llevar consigo secuencias de esta última y ahora insertarla en su nuevo huésped. El genoma humano está lleno de este tipo de inserciones y saltos, incluso su proporción es mayor que los propios genes “humanos”, aunque la mayoría se encuentra definitivamente inactivada por mecanismos de nuestras propias células, somos transgénicos, nos guste o no.

Cada día se descubren nuevos casos de transferencia horizontal y ellos revelan información sobre la evolución. En primer lugar, que la “pureza” genética no existe y, en segundo lugar, que este mecanismo es responsable de muchos procesos de adaptación al proporcionar ventajas competitivas. Hay un caso que recién fue comunicado por un grupo científico chino en Cell (DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.02.014), una revista científica de gran prestigio. Se trata ahora de un gen de unas plantas (camote dulce) que se pasó al insecto que las ataca…

Las plantas acumulan compuestos fenólicos para generar un ambiente tóxico a los insectos herbívoros que pretendan comerlas, es parte de su estrategia de defensa. Si mira atentamente una planta de su jardín, es probable que observe que algunas de sus hojas están cortadas, como mordidas y luego en los alrededores de la mordida se observa una línea café o más oscura, como oxidada (lo puede ver cuando usted muerde una manzana, un plátano o un aguacate y los deja un rato). A la mayoría de los insectos les hace daño esta respuesta, pero hay una especie de palomilla que puede neutralizar estos compuestos y volverlos inocuos. Lo hace porque posee una enzima que transforma los compuestos fenólicos en otros, a los que puede resistir.

Esta palomilla es muy voraz y ataca a una multitud de cultivos distintos. El asunto es que este gen se transfirió al atacante de las propias víctimas, dotándolas de una herramienta formidable para resistir las defensas de las plantas y por ello son tan exitosas. Vemos en este ejemplo un caso de coevolución muy bonito. Las plantas desarrollaron mecanismos de defensa que les permitieron resistir a los insectos que se alimentan de ellas acumulando compuestos tóxicos. Pero esto no extinguió por completo a los tragones. Algunos insectos “adquirieron” por algún mecanismo fortuito y al azar, como una infección viral, una manera de resistir estas armas y eso les dio (tal vez también momentáneamente) ventajas y les permitió sobrevivir y seguir alimentándose.

Imaginemos que, en algún punto del futuro, algunas de las plantas atacadas sufren mutaciones al azar que casualmente modifiquen ligeramente los compuestos fenólicos y estos ya no son neutralizados tan eficientemente por el insecto o bien, y también por mero azar y transferencia horizontal, la planta adquiere a su vez un gen que produce un inhibidor de la enzima de la palomilla: la ventaja volverá al campo de esas plantas y así será una y otra vez. Una continua lucha entre estrategias de defensa y de ataque…

El asunto es que el genoma es una maquinaria muy dinámica y cambia constantemente, y en ocasiones lo hace muy rápido por obra de la famosa transferencia horizontal de genes, una suerte de ingeniería genética natural.

Originario de un pueblo del Bajío michoacano, toda mi formación profesional, desde la primaria hasta el doctorado la he realizado gracias a la educación pública. No hice kínder, por que en mi pueblo no existía. Ahora soy Profesor-Investigador de la Universidad Michoacana desde hace mucho, en el área de biotecnología y biología molecular… Además de esa labor, por la que me pagan, me interesa mucho la divulgación de la ciencia o como algunos le dicen, la comunicación pública de la ciencia. Soy el jefe del Departamento de Comunicación de la Ciencia en la misma universidad y editor de la revista Saber Más y dedico buena parte de mi tiempo a ese esfuerzo.