“Las bacterias y las arqueas (ambos agrupados como procariontes) son, luego de los virus, el segundo grupo más abundante y estos bichos sí son seres vivos basados en células, de hecho, en una sola, es decir, son unicelulares, microscópicos y con todo tipo de estilos de vida…”
Horacio Cano Camacho
Ya hemos platicado en esta columna que los virus son las entidades biológicas más abundantes en el planeta, infectan a todos los organismos, todo tipo de tejidos y células y el resultado es el mismo que con nosotros: enfermedad y posibilidad de muerte. Por fortuna, nuestro sistema inmune nos protege de la gran mayoría de virus. En ocasiones, el virus es tan nuevo y desconocido, que al sistema de defensa le lleva un tiempo responder adecuadamente, pero termina por hacerlo.
Las bacterias y las arqueas (ambos agrupados como procariontes) son, luego de los virus, el segundo grupo más abundante y estos bichos sí son seres vivos basados en células, de hecho, en una sola, es decir, son unicelulares, microscópicos y con todo tipo de estilos de vida, desde patógenos, de vida libre, comensales, simbiontes y cualquier otro tipo. Pero estos microorganismos también son atacados por los virus. Hay un consenso para llamar a estos atacantes de bacterias como bacteriófagos, o simplemente fagos.
Los procariontes se defienden de los ataques de virus con sistemas muy refinados de respuesta. El más sencillo es la metilación, que consiste en “pegarle” muchos grupos metilo (CH3) al ADN del fago, para inactivarlo y evitar su expresión. En otro sistema, las bacterias producen enzimas de restricción o endonucleasas. Estas son proteínas con capacidad de digerir al ADN del atacante. Para proteger su propio ADN, las bacterias le pegan grupos metilo, impidiendo que las enzimas de restricción lo puedan cortar, mientras que destruyen el genoma del atacante.
Existe otro mecanismo de defensa aún más sofisticado. Este fue descubierto en la década de los años 80 y 90 del siglo pasado por el biólogo español Francisco Martínez Mojica, de la Universidad de Alicante. Ahora sabemos que en el ADN procarionte existen unas secuencias pequeñas de “ADN espaciador” que rodean a pequeñas secuencias repetidas de alrededor de 29 nucleótidos, que fueron tomadas de los virus atacantes. Estas secuencias, llamadas CRISPR por “repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente espaciadas” (se lee crisper), son luego usadas para unirse al virus cuando regresa para atacar. Digamos, que marcan al atacante para que un sistema llamado CRISPR-Cas lo destruya.
El asunto es que este sistema es sumamente adaptativo y presenta una evolución muy rápida. Digamos que la bacteria “comprende” rápido a su atacante y responde para defenderse. En una población de bacterias se han encontrado diferentes espaciadores, lo que provoca que los fagos no pueden defenderse del sistema. Si alguno sufre mutaciones que bloquean al CRISPR específico, los otros siguen defendiendo a la bacteria, lo cual asegura la destrucción de los fagos. Realmente es un sistema muy efectivo.
La cuestión es que estos sistemas bacterianos de defensa han probado existir, con muchas más funciones, en el resto de los seres vivos o aplicarse a estos. La metilación es un sistema de regulación de la expresión de los genes y de porciones completas del genoma, en este sentido se está estudiando el sistema que activa o inactiva genes a través de metilarlos/demetilarlos, lo cual está involucrado, en humanos por ejemplo, con cáncer, la famosa impronta al nacer, y fenómenos de control ambiental del genoma (epigenética), entre otras cosas igual de importantes. Las enzimas de restricción, por su parte, son una herramienta muy valiosa para cortar y pegar a voluntad el ADN, lo cual ha posibilitado el surgimiento de la ingeniería genética.
Ya dijimos que los virus son los seres más abundantes del planeta, y dentro de estos, los fagos son los más numerosos. Se calcula que en un mililitro de agua puede haber hasta novecientos millones de fagos. De manera que las bacterias y arqueas lo tienen muy complicado para sobrevivir, sin embargo, su sistema inmune es tan efectivo que lo han hecho muy bien desde hace tres mil millones de años.
¿Recuerdan que al sistema que ataca al virus se le llamó CRISPR-Cas?, bueno pues Cas es un sistema enzimático asociado a los repetidos, cuya función es extraer la información del ADN de los virus atacantes e insertarla en el genoma de la propia bacteria. Jennifer Douna (Universidad de California, EUA) y Emmanuelle Charpentier (Instituto Max Planck, Alemania), recibieron el merecido Premio Nobel de Química 2020 por ello, lo cual no deja de ser controvertido (no por ellas), puesto que al descubridor del sistema no lo tomaron en cuenta.
Estas científicas probaron que el sistema basado en CRISPR puede ser empleado en eucariontes (organismos con núcleo verdadero, en donde estamos nosotros) para cortar secuencias específicas y reemplazarlas por otras a voluntad. Sí, leyó bien, el sistema inmune de bacterias y arqueas nos permite extraer secuencias dañadas de nuestro ADN y remplazarlas por las secuencias adecuadas; la medicina de las enfermedades genéticas y la edición de nuestra propia información. Pero de ello platicaremos en otra entrega…
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