Mesa Redonda: Evolución y adaptación genómica en procariotas

 

 

Evolución de la reducción genómica en procariotas: una propuesta de genoma mínimo

 

Andrés Moya, Rosario Gil, Amparo Latorre, Juli Peretó y Francisco Silva

 

Instituto Cavanilles de Biodiversidad y Biología Evolutiva. Universidad de València. andres.moya@uv.es

 

Gracias a los espectaculares avances de la genómica en los últimos años, cada día conocemos un mayor número de genomas completos. Ello es algo que, por otro lado, anima nuestra curiosidad científica sobre cuántos de estos genes son realmente esenciales para la vida. Nace así el concepto de genoma mínimo, o el conjunto más pequeño de genes que deben ser suficientes para que una célula, en las condiciones más favorables imaginables, posea las tres funciones esenciales de todo ser vivo: mantener sus estructuras, reproducirse y evolucionar.

La aplicación de técnicas moleculares a bacterias que no pueden ser cultivadas en el laboratorio, ha permitido estudiar la ampliamente distribuida asociación entre insectos y bacterias endosimbiontes. Estas bacterias viven en el interior de células especializadas de insectos, aportándoles los nutrientes deficitarios en sus dietas. El insecto le proporciona, a su vez, gran parte de los nutrientes, por lo que muchos genes implicados en funciones metabólicas se han perdido a lo largo de millones de años de evolución conjunta. Como consecuencia, sus genomas son muy reducidos, hasta 10 veces menores que los de sus parientes de vida libre.

Cinco genomas de endosimbiontes de insectos han sido secuenciados. La comparación del conjunto de genes y funciones celulares conservadas en estos genomas con el genoma de Mycoplasma genitalium, el más pequeño secuenciado hasta el momento, tomando en consideración además diversos estudios experimentales y computacionales encaminados a identificar los genes esenciales en diversas bacterias, nos ha llevado a proponer un hipotético genoma mínimo compuesto por 206 genes, 50% de los cuales estarían destinados al almacenamiento y procesamiento de información genética y el 50% restante, a funciones metabólicas.

Pero la reducción genómica es un proceso inacabado en los distintos linajes de endosimbiontes de insectos. Algunas cepas de Buchnera aphidicola, endosimbiontes de pulgones, poseen genomas de menos de 450 Kb. Este proceso degenerativo plantea la cuestión de si los endosimbiontes tienden hacia un estado de genoma mínimo en el que sólo los genes esenciales para el mantenimiento de la simbiosis deberían ser preservados, o si por el contrario está siendo abocado hacia su extinción.