Mejora de la adaptación: las bacterias pueden beneficiarse del material genético de otras bacterias
El intercambio de información genética mejora la adaptabilidad de las bacterias a las condiciones ambientales cambiantes
Las bacterias pueden intercambiar material genético entre ellas, incluso entre especies. En lugar de transmitirse de un ancestro a su descendencia, la información genética se intercambia entre organismos que viven al mismo tiempo. Al caracterizar sistemáticamente los efectos de esta transferencia horizontal de genes, los investigadores del Instituto de Física Biológica de la Universidad de Colonia descubrieron que pueden predecir si la transferencia de genes acelera la adaptación a determinadas condiciones de crecimiento. El grupo generó una serie de híbridos de la bacteria Bacillus subtilis y otras especies bacterianas relacionadas mediante la transferencia horizontal de genes. A continuación, comprobaron la adaptabilidad de las bacterias a factores ambientales como la temperatura y el suministro de alimentos. Presentan sus resultados en el artículo "Distribution of fitness effects of cross-species transformation reveals potential for fast adaptive evolution", publicado en The ISME Journal.
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Una sola especie bacteriana tiene un genoma relativamente pequeño y se reproduce únicamente copiando su propia información genética. Por tanto, su capacidad de adaptación es limitada. Sin embargo, en comunidad con otras especies, las bacterias pueden adquirir material genético de sus vecinos e incorporarlo a su propio genoma.
Pero, ¿pueden las bacterias mejorar realmente sus posibilidades de supervivencia con este nuevo material genético? ¿En qué condiciones supone una ventaja? La Dra. Berenike Maier y su equipo han explorado estas cuestiones, demostrando en un experimento de evolución que las bacterias se benefician del material genético de otras bacterias en determinadas condiciones de crecimiento.
Los investigadores generaron un gran número de híbridos entre el "bacilo del heno" Bacillus subtilis y especies de Bacillus relacionadas mediante la transferencia horizontal de genes y determinaron su aptitud. La aptitud describe la rapidez con la que un híbrido se reproduce en comparación con la bacteria no modificada, llamada cepa madre. Un crecimiento rápido significa que una especie bacteriana puede desplazar a otra y lograr así el dominio de su propia descendencia. Para comprobar su capacidad de adaptación, los investigadores determinaron la aptitud de los híbridos en diferentes condiciones ambientales, como una temperatura elevada o diferentes fuentes de alimento. Obtuvimos una distribución diferente de los efectos de aptitud para cada condición. La pregunta importante ahora era si podíamos predecir a partir de esto si la transferencia horizontal de genes aumentaría la adaptabilidad en una condición ambiental concreta", dijo Isabel Rathmann, una de las autoras principales del estudio.
Para poner a prueba estas predicciones, los científicos diseñaron un experimento de evolución de alto rendimiento en colaboración con el grupo de investigación del Dr. Tobias Bollenbach. El experimento generó poblaciones de diferentes híbridos que competían entre sí por los nutrientes en distintas condiciones de crecimiento. El uso de un sistema de alto rendimiento permitió observar cientos de estas poblaciones a lo largo de 450 generaciones bacterianas. Los primeros resultados indicaron que, a partir de la distribución de los efectos de fitness, se pueden hacer predicciones sobre los efectos de fitness de la transferencia de genes.
Descubrimos que, en la mayoría de las condiciones de crecimiento, había algunos híbridos mejor adaptados que la cepa madre. Este resultado sugiere que un acervo genético compartido podría ayudar a las bacterias a adaptarse a determinadas condiciones ambientales. Sin embargo, también hay condiciones en las que la transferencia de genes no confiere ninguna ventaja", afirma Mona Förster, otra de las autoras principales del estudio. En el futuro, los investigadores planean utilizar el método para predecir específicamente cuándo la transferencia horizontal de genes acelerará la adaptación bacteriana.
El proyecto forma parte del Centro de Investigación Colaborativa 1310, financiado por la Fundación Alemana de Investigación (DFG), que se centra en la previsibilidad de la evolución. Dentro de esta red de investigación, los investigadores seguirán explorando la posibilidad de hacer predicciones sobre los costes y beneficios de la transferencia horizontal de genes en las bacterias.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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