 |
| Representación artística de las consecuencias de potenciar o suprimir temporalmente un gen de una bacteria. Las crías después de la división muestran las mismas características, incluso con los genes originales. Crédito: Camila Felix/Northwestern University |
Las bacterias tienen un registro de cómo les afecta su entorno, según sugiere un nuevo estudio, y esto puede transmitirse a las generaciones posteriores cuando se dividen. El descubrimiento es uno de los muchos que han complicado en los últimos años la forma en que los biólogos piensan sobre la evolución y la transmisión de características. También podría tener importantes aplicaciones médicas, por ejemplo, para abordar la resistencia a los antibióticos.
Una vez que la teoría de la selección natural de Darwin, combinada con la evidencia de Gregor Mendel sobre los genes dominantes y recesivos, había barrido las ideas creacionistas a los márgenes, atribuir todo a los genes se convirtió en furor. La solución a la estructura y replicación del ADN reforzó esto. Sin embargo, comenzaron a aparecer problemas con estas historias relativamente simples. La forma en que los genes pueden ser silenciados o activados por las condiciones ambientales a través de la epigenética constituye un ejemplo de este panorama más matizado, pero otros son menos comprendidos.
"Un supuesto central en la biología bacteriana es que las características físicas hereditarias están determinadas principalmente por el ADN", dijo el autor principal del estudio, el profesor Adilson Motter de la Universidad Northwestern en una declaración. “Pero, desde la perspectiva de los sistemas complejos, sabemos que la información también puede almacenarse a nivel de la red de relaciones reguladoras entre genes. Queríamos explorar si hay características transmitidas de padres a hijos que no están codificadas en el ADN, sino en la propia red reguladora”.
El equipo exploró esto utilizando la muy estudiada E. coli: una ventaja de trabajar con bacterias es que se replican tan rápido que podemos observar muchas generaciones antes de que se agote la financiación de la subvención. También carece de algunos de los factores de complicación que se observan en animales y plantas, o incluso en levaduras, y tiene apenas 5.000 genes para una mayor simplicidad.
“En el caso de los organismos complejos, el desafío radica en desentrañar factores de confusión como el sesgo de supervivencia”, dijo Motter. “Pero tal vez podamos aislar las causas de los organismos unicelulares más simples, ya que podemos controlar su entorno e interrogar su genética. Si observamos algo en este caso, podemos atribuir el origen de la herencia no genética a un número limitado de posibilidades, en particular, cambios en la regulación genética”.
 |
| El equipo exploró esto utilizando la muy estudiada E. coli. Imagen de BC Y en Pixabay |
Los genes de E. coli pueden sufrir lo que el equipo denomina una “perturbación temporal”, ya sea a través de una inactivación transitoria o una sobreexpresión transitoria. Cuando esto ocurre, las generaciones posteriores tendrán los mismos genes que sus predecesoras antes de la perturbación, pero Motter y sus coautores demostraron que la célula puede no tener el mismo aspecto ni comportarse de la misma manera.
La perturbación no siempre produce efectos a largo plazo, y el equipo pudo identificar factores que aumentaron las probabilidades. Por ejemplo, cuando un gen alterado se encuentra cerca de un "componente fuertemente conectado" de la red reguladora, es más probable que los efectos continúen, incluso después de que se haya restablecido el estado normal del gen.
El equipo llevó a cabo intervenciones específicas para lograr estas perturbaciones, pero cree que los cambios naturales en los entornos en los que vive E. coli podrían tener efectos similares, aunque probablemente de forma mucho menos eficiente.
Para ver algo análogo en los seres humanos, el coautor Dr. Thomas Wytock utilizó el ejemplo de cómo los holandeses de hoy tienen más probabilidades de tener sobrepeso si sus padres estuvieron expuestos a la hambruna causada por la Segunda Guerra Mundial en el útero. Es poco probable que quienes viven en un país tan rico hoy en día hayan sufrido privación de alimentos, por lo que no hay un efecto ambiental directo. Del mismo modo, los genes transmitidos no son diferentes dependiendo de si un padre era un feto en el apogeo de la hambruna o una vez que la crisis pasó. Sin embargo, una memoria biológica puede durar generaciones, en este caso advirtiendo de que puede haber escasez de alimentos, por lo que el cuerpo debe acumular las calorías que pueda.
Aunque sabemos que los humanos, otros animales y plantas pueden hacerlo, nuestras nociones de cómo hacerlo son confusas. La investigación con E. coli puede ayudar. Sin embargo, los autores también esperan que pueda haber aplicaciones directas de los conocimientos adquiridos, por ejemplo en alteraciones de las bacterias para que, si los descendientes se convierten en un problema, sean susceptibles a los antibióticos.
El estudio se publica en acceso abierto en la revista Science Advances