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lunes, 1 de marzo de 2021

TRANSFERENCIA HORIZONTAL DE GENES: UN DESAFÍO AL CONCEPTO DE ESPECIE - 2

 



Transferencia Horizontal de Genes: un desafío al concepto de especie -2

En la entrada anterior discutíamos la importancia que este fenómeno, ampliamente documentado, tiene para la evolución. A continuación, tratamos someramente algunos tipos de THG entre bacterias o bacterias y virus. Esto nos llevó a cuestionar el concepto de especie, al menos en el mundo procariota, donde debería ser sustituido por el de “comunidad específica”.

Hasta hace pocos años – científicamente hablando – la THG en el mundo eucariota se consideraba un fenómeno raro, cuando no anecdótico. Solamente escapaban a esta regla los casos de virus que dejaban sus genes en células hospedadoras animales y, sobre todo, vegetales. Sin embargo, a medida que pasan los años, son cada día más los casos documentados de bacterias o incluso células eucariotas que dejan genes en los cromosomas de células animales o vegetales. Esto nos lleva, una vez más, a describir, siquiera superficialmente, este fenómeno, y discutir algunas de sus consecuencias.

1.- De procariotas a eucariotas. Se han descrito múltiples casos en los que células eucariotas integran fácilmente genomas procariotas y víricos.  La mayoría de los hospedadores eucarióticos encontrados eran organismos unicelulares fagotróficos (se alimentan fagocitando, es decir, englobando y digiriendo, a otros organismos más pequeños), como, por ejemplo, Giardia, Trypanosoma, Entamoeba, Euglena, etc.

2.- Absorción de genes mitocondriales por células de plantas Angiospermas (con flor, fruto y semilla). En estos casos, la planta hospedadora y la donante de genes pertenecen, con frecuencia, a grupos alejados evolutivamente. Esto hace más llamativo el fenómeno, al ser contrario a nuestras ideas preconcebidas, que solo admiten una cierta hibridación entre especies muy próximas. Por ejemplo, Astéridas como Nicotiana parecen haber transferido genes mitocondriales a Angiospermas basales como Amborella (Berghortsson et al., 2003, citado por Fontdevilla y Serra, 2015).

3. Transferencia por contacto directo entre plantas parásitas y sus hospedadores. Algunos de estos parásitos lo son untracelulares, al penetrar mediante haustorios en las células del hospedador. Es el caso de la cuscuta, capaz de introducir un pseudogen (conjunto de genes que, al estar juntos en un cromosoma, se transmiten casi siempre como uno solo) en hospedadores del muy común género Plantago.

4. Los muy conocidos transposones y retrotransposones.  Muchos de ellos – especialmente los últimos – corresponden a secuencias de material genético procedente de un virus (en el caso de los retrotransposones, se trata de un retrovirus, con RNA como molécula hereditaria), que, en lugar de parasitar a la célula hospedadora, se integran en su genoma, funcionando como si fueran parte de él. Al saltar autónomamente de un lugar del genoma hospedador a otro, ocasionan multitud de mutaciones que modifican el material hereditario (por tanto, las características heredables) del organismo que los alberga. Este fenómeno se ha descrito en organismos tan distintos como los koalas o las plantas del tabaco.

5. Transferencias génicas desde bacterias hacia organismos unicelulares eucariotas. Este fenómeno se ha encontrado en multitud de especies, tanto animales como vegetales. Entre los hospedadores se han encontrado varios insectos y nemátodos. Entre las bacterias que transfieren su genoma, se han encontrado casos en casi todas las del género Wolbachia.

Como conclusión, podemos afirmar que, en el mundo eucariota, la THG, al ser un fenómeno común, nos obliga a replantear el concepto genético de especie. En efecto, si especies diferentes, pueden intercambiar genes con relativa frecuencia, tendremos que desechar como ficticio el aislamiento genético, base de nuestro concepto de especie (especiación alopátrida) como población que no puede intercambiar genes con otra. Quizá debamos hablar con más propiedad de “comunidades específicas”, que se entrelazan, separándose, hibridando y, a veces, manteniendo relaciones génicas con otras.  Es el problema – muy humano, por otra parte – de intentar imponer categorías discretas (nuestros taxa, como las especies) – a una realidad (los seres vivos) que varía de manera continua.

 

TRANSFERENCIA HORIZONTAL DE GENES: UN DESAFÍO AL CONCEPTO DE ESPECIE - 1

En ciertas ocasiones, un determinado organismo transfiere material genético a otro que no es descendiente suyo, y a veces ni siquiera de la misma especie. Este fenómeno, casi impensable en Biología hace unos años (salvo en bacterias y arqueas), se está documentando en multitud de especies diferentes, de muy distintos grupos. La Transferencia Horizontal de Genes está revolucionando nuestras ideas sobre Sistemática, Evolución y el mismísimo concepto de especie.

Transferencia horizontal entre procariotas y/o virus.

En los años 50 del siglo XX comenzaron a evidenciarse los primeros casos de genes de resistencia a antibióticos que pasaban de una bacteria a otra, a veces por mediación de virus bacteriófagos. Al ser este un carácter de elevado interés sanitario, durante mucho tiempo acaparó la atención de gran parte de los científicos. Más tarde se descubrió que la THG afectaba también a otros caracteres: resistencia a ciertos plaguicidas, respiración anaerobia, etc.

Se conocen varios mecanismos para la transferencia horizontal entre procariotas:

- Transducción: transferencia a través de virus bacteriófagos que llevan adheridas pequeñas porciones de genoma bacteriano y las insertan en el de su célula hospedadora.

- Transformación: incorporación de ADN directamente desde su entorno. Para ello, la bacteria receptora debe disponer en su pared de proteínas de unión al ADN y nucleasas que separen las dos cadenas para transportar una de ellas hacia el interior. Este es el mecanismo que desveló el célebre experimento de Griffith en 1928.

- Conjugación. En este caso, la transferencia de genes se hace por contacto directo entre bacterias, sin que ningún virus actúe como intermediario. El material genético transferido suele encontrarse en plásmidos, pequeñas moléculas circulares de ADN. Estos plásmidos pasan de una bacteria a otra a través de unos pili, minúsculas prolongaciones que cubren la membrana y pared de la célula.

 

domingo, 17 de febrero de 2019

EPIGENÉTICA / EPIGENETICS

Iniciamos nuevamente la serie de artículos escritos por el alumnado de la asignatura "Cultura Científica" de 1º de Bachillerato, del IES Ramón del Valle-Inclán.
Tenemos un amplio conocimiento sobre el ser humano y su descendencia. Quizá, el mayor avance dado en la historia, que fue dado por un agustino: Gregor Mendel, quien experimentó para observar los cambios que realizaba una semilla de guisante al cruzarse la planta con otras. Estos cambios afectaron a su floración y a la textura de las mismas como consecuencia de un cambio en la cadena de ADN.
Sin embargo, existe una genética que modifica a la descendencia sin realizar cambios en la cadena de ADN, apodándose la misma como epigenética, definiéndose como: «un conjunto de cambios químicos que hacen prevalecer unos genes sobre otros y viceversa». Estos genes son heredables y están sujetos a cambios en el biotopo, es decir, desde factores bióticos como los que representan los otros seres vivos dentro de una misma comunidad hasta factores abióticos, que vienen representados por el clima, temperatura, agua, humedad… .
La epigenética no modifica al individuo, sino también a los descendientes. Desde esta base, se aprecia la aparición de enfermedades neurológicas, cardiovasculares, reproductivas e incluso varios tipos de cáncer, como consecuencia de los mecanismos epigenéticos.
Por ejemplo, se ha comprobado que el sufrimiento de los padres es hereditario hacia los hijos. El experimento consistía en producir electrocuciones al mismo tiempo que se emanaba un olor específico. Como consecuencia, los hijos y nietos mostraron señales de ansiedad ante ese aroma.
En humanos , se ha percibido que los hijos concebidos durante la gran hambruna que sacudió Holanda en 1944, sufrieron enfermedades cardiovasculares y obesidad. Otras investigaciones apuntaron que los hijos supervivientes del Holocausto mostraban una transformación en una región del ADN asociada con el estrés. Asimismo, que las agresiones racistas provocan cambios en los hijos de las víctimas, en genes que incluyen en la esquizofrenia, el asma y el desorden bipolar.
Sin embargo, no solo los refuerzos negativos se transmiten en epigenética, también los «positivos», como los relacionados con el deporte . Teniendo dos grupos la misma comida, un grupo corrió hasta 6 km en una rueda, permaneciendo el resto sin movimiento. Los resultados son reveladores: las crías heredaron el metabolismo de sus padres, permaneciendo este metabolismo por un año con independencia de la actividad de las crías.
David Arjona.

lunes, 5 de junio de 2017

MODIFICACIÓN GENÉTICA DE EMBRIONES: ¿DELITO O FUTURO?


 

Esta idea revolucionaria no fue objeto de debate hasta que se hizo realidad,  y fue gracias al sistema  CRISPR que corresponde a las siglas en inglés “Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats”. Esto quiere decir “Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente interespaciadas”. Este sistema es una herramienta molecular que edita y corrige el genoma de cualquier célula incluidas las humanas. Es como unas tijeras que cortan el ADN pudiendo modificarlo.

Este proyecto se puso manos a la obra cuando se publicó un artículo que describía la defensa de una bacteria (Streptococcus pyogenes) ante las infecciones víricas. Estas, gracias a unas enzimas, distinguen el material genético de la bacteria y del virus, atacando el de este. Al investigarlo se encontró una secuencia palindrómica (leída igual al derecho y al revés) en una misma zona del genoma de muchos microorganismos. Esta se separaban mediante espaciadores. Las secuencias que van delante son llamadas las líder; estas son las CRISPR. Cerca de este grupo se encuentran genes codificadores para un tipo de enzimas, los cas. Las proteínas Cas cogen parte del ADN viral, lo modifican e integran con un conjunto de secuencias CRISPR. Esta observación biológica se convirtió pronto en una herramienta molecular útil en el laboratorio.

Es verdad  que el control de genes de personas suena poco ético, no obstante, ¿quién se opondría a esto ante una enfermedad cuyo único remedio reside en esta “terapia génica”? Algunos de estos investigadores, de los cuales destaca Kathy Niakan del Francis Crick Institute, pretenden el empleo de esta técnica para eliminar algunos genes dañinos del desarrollo embrionario. Según ella dice "Nos gustaría comprender los genes que son necesarios para que un embrión humano se desarrolle con éxito en un bebé sano", y a partir de aquí procederían a su manipulación. Además Niakan admite que esto podría llegar a solucionar problemas del tipo de la infertilidad en la modificación de las células madres. También evitarían abortos de niños con problemas. Y globalmente supondría acabar de golpe con las 5000 enfermedades hereditarias existentes.

Ha habido muchos artículos en contra de este proyecto calificándolo de precipitado y contrario a la ética debido a que va contra la dignidad humana vulnerando su vida. Además, la tecnología CRISPR/Cas 9 no ofrece aún la fiabilidad y seguridad para editar y corregir genes humanos con la precisión deseada. Se habla mucho últimamente sobre las “dianas inespecíficas”, es decir, la modificación en regiones distintas a la que se pretende editar, ocurriendo un efecto secundario que no será una inflamación, una diarrea o un dolor de cabeza, sino otro de una naturaleza mucho más grave.

Aquí llega la siguiente razón en contra y es que se realice con embriones; hablamos de embriones que aún no han llegado a la línea germinal. Esto quiere decir que el riesgo de afectar a la información genética en futuras células madre es muy grande. Y no estamos hablando de consecuencias para el propio individuo sino para sus descendientes de futuras generaciones. Aún siguen prohibidas estas técnicas en los países desarrollados. Y no hemos hablado de las atrocidades que se podrían llegar a cometer ilegalmente.

A pesar de esto, los investigadores se revolucionan por conseguir la patente y es cierto que esto tiene muchas cosas buenas. Para saber qué ocurrirá solo tenemos que esperar, y si suponemos que lo que todo lo mueve es el dinero, podremos imaginar con antelación a dónde llegará este proyecto.


Francis Crick Institute.
José Manuel García Zapata.

 

jueves, 21 de noviembre de 2013

EL MODELO DE WATSON Y CRICK SOBRE LA ESTRUCTURA DEL ADN

El modelo de estructura molecular del ADN fue publicado por James D. Watson y Francis H. Crick en 1953. En estos videos se ilustra este modelo molecular, cuya importancia para la ciencia, la medicina, agricultura, medio ambiente, etc., es casi imposible de exagerar.

lunes, 11 de noviembre de 2013

 
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