Ingeniería genética en el fondo del mar

Algunas especies de peces que viven en aguas muy frías poseen proteínas anticongelantes (AFPs del inglés Antifreeze Proteins), las cuales constituyen un “invento” realmente notable de la Evolución. Estas proteínas son capaces de unirse a los cristales de hielo microscópicos e inhibir su crecimiento. De hecho, proteínas con una función parecida se encuentran en mamíferos y plantas. Las AFPs tienen numerosas aplicaciones potenciales: proteger productos alimenticios de la congelación, impedir el daño por frío a órganos para transplante, tratamiento de la hipotermia… Tal vez la cabeza de Walt Disney se encuentre en estos momentos nadando en una piscina de AFPs.

Parece claro que el hecho de tener el gen que codifica esta proteína puede significar una importante ventaja selectiva. Las ballenas y las focas también pueden vivir en aguas frías pero utilizan una estrategia totalmente distinta: gastan mucha energía para producir calor y tienen una buena capa de grasa como aislamiento. Pero los peces ¡ay! Son animales de “sangre fría” y no pueden hacer lo mismo.

La distribución de las proteínas AFP entre las diferentes especies de peces constituye un verdadero puzzle evolutivo. Por una parte, se ha visto que algunas especies filogenéticamente relacionadas tienen proteínas muy diferentes. Este hecho podría explicarse en función de una rápida evolución de los genes correspondientes como respuesta a las variaciones en el nivel del mar en los últimos 20 millones de años (debida a las glaciaciones). Sin embargo, un equipo canadiense dirigido por Peter Davies ha hecho un descubrimiento sorprendente que no puede explicarse de este modo. Lo que han encontrado estos investigadores es un gen de AFP sumamente parecido en tres especies de peces muy alejadas evolutivamente.

Es imposible que en tres especies diferentes, la evolución llegue a producir un gen con un nivel de parecido tan notable (cerca del 85% de la secuencia). Si se compara el resto de los genes de las mismas tres especies, se observa que las diferencias son por lo general mucho mayores (las detalles técnicos para demostrar esto son un tanto prolijos). La explicación más fácil –y prácticamente segura – es que estas especies han adquirido el gen a partir de otra especie de diferente. Lo que en el argot se denomina transferencia génica horizontal.

La transferencia de genes entre especies distintas es moneda corriente entre las bacterias, sin embargo entre los vertebrados no había sido observado hasta la fecha. Los científicos lo atribuyen al hecho de que la fertilización en los peces es generalmente externa. Por ejemplo, en el arenque (una de las tres especies donde se ha observado el fenómeno), el agua pude volverse turbia durante la época de desove por la abundancia de semen. Es cierto que las DNAsas son también abundantes en el agua de mar. De manera, que en determinadas épocas estas aguas pueden estar rebosantes de fragmentos de DNA. Es posible que algún fragmento se “cuele” en el interior de un huevo fertilizado de otra especie distinta. En la inmensa mayoría de los casos, el DNA foráneo será eliminado, pero ocasionalmente podría integrarse en el genoma. De nuevo, en la inmensa mayoría de los casos la adquisición de un fragmento aleatorio de DNA no tendrá ninguna o casi ninguna influencia sobre el organismo receptor. Pero si se trata de una proteína anticongelante, la cosa cambia. La presencia de este gen puede proporcionar una gran ventaja: la posibilidad de colonizar aguas frías.

Ingeniería genética “natural” en el fondo del mar.

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18 comentarios

Archivado bajo Evolución, Genes

18 Respuestas a “Ingeniería genética en el fondo del mar

  1. Wow. Muy buen artículo y genial que dejes el enlace para poder leerlo. Me encantó.

    PD. Bueno el guiño con respecto a Walt Disney.

    Sergio

  2. Pingback: Ingeniería genética en el fondo del mar

  3. Buff…parece un acontecimiento harto improbable…pero con millones de años por delante y miles de millones de intentos supongo que pudo ocurrir; este tema y otros similares son un crack pues demuestran que el código genético es mucho más fluido y voluble de lo que en principio nos enseñaron. Buena entrada.
    Un saludo.

  4. Bueno, la evidencia bioinformática parece muy sólida en este caso.Gacias Miski

  5. Puffff me parece como dicen algo bastante…. raro.

    Pregunto… ¿No sería una explicación mucho más plausible que el gen fuera muy antiguo?

    Quiero decir, si fuera un gen antiguo que ha permanecido inmutable en esas 3 especies desde sus ancestros comunes… la explicación sería mucho más simple…
    Que hay en contra de esta posibilidad?

  6. Qué interesante.
    Está avanzando tanto y rápido la ciencia, pero aún así será difícil ver (digamos, una crema para untar el cuerpo, la cara) en casa…

    Saludos

  7. Txema M

    La edición francesa de Scientific American “pour la science” edita cuatro números monográficos al año. El dosier de julio-septiembre se dedicó al origen de la vida. Uno de los artículos se titula “¿Inventaron los virus el ADN?” y está firmado por Patrick Forterre, director del departamento de microbiología del Instituto Pasteur. En ese artículo Forterre habla del papel que los virus pudieron tener en la evolución de la vida antes de LUCA, último ancestro común de todos los seres vivos conocidos. Asimismo propone una hipótesis sobre el origen de los virus, que sugiere como posibles descendientes de un mundo celular de ARN anterior a LUCA. Se opine como se opine sobre el tema, creo que tiene interés conocer lo que dice Forterre.

    Y esto me hace pensar en la posibilidad de que las secuencias genéticas de las proteínas AFP a las que haces referencia tal vez pudieran haber sido transferidas a las distintas especies de peces por parásitos intracelulares como los virus. Todos los seres vivos somos susceptibles de ser infectados por virus, por lo que deduzco que también lo serán los espermatozoides de los peces así como sus huevos, fecundados o no.

    Supongo que si la infección se produce cuando el futuro pez aún no es más que una sola célula, todas las células adultas quedarán afectadas por ella, pudiendo tal vez transmitirse a la descendencia.

  8. Por si alguien fuese a creerse la broma de Pablo, jejeje.

    Walt Disney no está congelado

    http://es.wikipedia.org/wiki/Walt_Disney#Muerte

  9. Hola Txema M,
    Desde luego entre las bacterias, los virus provocan un trasiego considerable de genes (al margen de que las bacterias tengan mecanismos específicos para favorecer el intercambio). Me parece perfectamente posible que en este caso haya ocurrido lo mismo. Supongo que los autores habrán mirado a ver si hay “huellas” genéticas de esto (fragmentos de DNA vírico en las inmediaciones de los genes de AFP). Interesante hipótesis.
    No he leído el Investigación y Ciencia del que hablas, pero la idea del “Mundo de RNA” es bastante antigua y generalmente aceptada (aunque no todo el mundo está de acuerdo). Evidentemente, es un trabajo casi especulativo, por lo difícil que resulta obtener pruebas.
    Un saludo

  10. Hola Proximo,
    Me das un disgusto ¡otro mito de los 60 que se va al garete! (junto con la sexualidad libre en Samoa y las tropezientas palabaras de los esquimales para designar el color “blanco”)
    Un saludo

  11. daviti

    No hace mucho vi un reportaje que exponía una teoría bastante audaz, relacionada con lo que cuentas.

    Resulta que muchos invertebrados tienen apareciencia adulta muy diferente, pero tienen larvas muy parecidas, o viceversa, sin que la filogenia pueda explicar claramente estas relaciones. Entonces exponía que en muchas de estas especies podría haberse producido una “hibridación” de dos especies distintas, de tal manera que las larvas eran en realidad de la misma especie, pero en algún caso había hibridado con otra especie. Por lo tanto, en este caso, la larva experimenta una metamorfosis que da como resultado un adulto distinto. Y este adulto tiene caracteres incompatibles con lo que se esperaría filogenéticamente del desarrollo embrionario de la larva porque es de una especie distinta.

  12. sonicando

    Ante todo, enhorabuena por el Blog, y por el premio que veo tienes harto merecido.

    Sobre la noticia, comparto el escepticismo de los comentaristas. Si algo nos han enseñado las transfecciones “controladas” “invitro” o “in vivo”es que introducir DNA a pelo no es fácil. Me cuesta mucho, pero mucho mucho eh 😉 , pensar que en 2 especies haya pasado algo tan improbable como que un fragmento ENTERO del DNA de la AFP, se introduzca (así, por las buenas) en un óvulo, se INTEGRE en el genoma y que encima se integre SIN ESTORBAR y permitiendo su EXPRESIÓN…

    Yo creo que si hablamos de transferencia horizontal de genes entre peces, seguramente y como bien apunta Txema M, haya virus de por medio…

    De todas formas los peces tienen muchas sorpresas más que dar, en asuntos de evolución…

    Muy buena entrada ¡¡

  13. Hola a todos,

    Veo que hay mucho escepticismo sobre los resultados de este trabajo. En mi opinión, la evidencia bioinformática que apoya la posibilidad de transferencia horizontal es bastante sólida y se basa en:

    1) La notable conservación de las secuencias de proteínas; 2) la conservación de las secuencias no codificantes (intrones); 3) la falta de correlación entre distancia evolutiva y tasa de mutación, y 4) el “pattern” de mutaciones sinónimas vs no-sinónimas.

    Por otro lado, la transferencia horizontal de genes ha sido descrita en muchas especies. Así que no es algo demasiado raro en sí. P.e. Una bacteria fitopatógena, Agrobacterium tumefaciens, tiene la capacidad de introducir genes en sus plantas hospedadores y no es un suceso raro en absoluto (aunque en general estos genes no se incorporan a la línea germinal de las plantas).

    Yo diría que la hipótesis es bastante probable. Para tener seguridad total necesitaríamos una máquina del tiempo.

  14. Daviti,
    No había oido hablar de esa teoría. Si sabes alguna referencia sobre ella me gustaría leerla.
    Un saludo

  15. sonicando

    Hola de nuevo Pablo,

    Mi escepticismo no reside en la tranferencia horizontal de genes en si, sino en la forma en la que dicha transferencia ha podido ocurrir. Creo que es harto improbable la hipótesis que barajan.

    Un saludo ¡¡

  16. Sí, estoy de acuerdo que la hipótesis es meramente especulativa. No obstante, algunas bacterias son capaces de “captar” fragmentos de DNA e incorporarlos. Obviamente, en este caso no hay ninguna prueba.
    Un saludo

  17. daviti

    Pablo, es un artículo de Investigación y Ciencia marzo 2008 “El Origen de las larvas”
    Donald I. Williamson and Sonya E. Vickers

    Disponible en internet:
    http://www.americanscientist.org/my_amsci/restricted.aspx?act=pdf&id=13825705089663

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