Un investigador del Museo Nacional de Ciencias Naturales (CSIC) revisa el papel de la transferencia génica horizontal y de la hibridación interespecífica en el proceso evolutivo. Los últimos hallazgos evidencian que una estructura reticulada podría describir mejor la evolución de algunos organismos del árbol de la vida imaginado por Darwin hace 150 años.
Los estudios moleculares muestran que la transferencia génica horizontal, que permite la transmisión de material genético entre organismos filogenéticamente distintos y su incorporación estable dentro del genoma del organismo receptor, puede arrojar nueva luz sobre la evolución.
Hoy se sabe que la transferencia horizontal está extendida en los tres dominios biológicos que existen (bacterias, arqueas y eucariotas) y que no sólo afecta a las bacterias, como se creía inicialmente. Sin embargo, el debate sobre la importancia de este mecanismo en la evolución de los distintos dominios sigue abierto.
Por ejemplo, se estima que entre el 1,6% y el 32,6% de los genes de cada genoma procariótico (arqueas y bacterias) han sido adquiridos a través de transferencia horizontal. Sin embargo, su importancia puede ser mayor si se considera el impacto acumulativo de la transferencia a través de linajes evolutivos. Una cosa curiosa es que la transferencia horizontal de genes puede llegar a ocurrir entre especies muy alejadas -se han encontrado genes de origen eucariótico en bacterias-, aunque parece ser más frecuente entre organismos que están más próximos filogenéticamente.
Resulta difícil valorar la incidencia de la transferencia horizontal en la evolución de los eucariotas, aunque hoy en día se sabe que este mecanismo ha jugado un papel fundamental en la evolución de los eucariotas unicelulares, cuyos genomas nucleares contienen muchos genes procedentes de los ancestros de mitocondrias y plastos. Por otra parte, estudios recientes señalan que la transferencia horizontal, ya sea a partir de bacterias o de otros eucariotas, podría favorecer la adquisición de rasgos que faciliten la adaptación a nuevos nichos ecológicos.
Entre los muchos rasgos adaptativos o elementos nuevos a los que ha podido contribuir la transferencia horizontal de genes pueden mencionarse la patogénesis en bacterias, hongos y plantas, o la resistencia a los antibióticos. Otro ejemplo curioso lo constituyen un grupo de áfidos (pulgones) que son capaces de sintetizar carotenoides -un caso único en el mundo animal- y cuyos genes responsables procederían de hongos.
La trasferencia genética horizontal en la evolución
Más allá de las innumerables incógnitas pendientes de resolver, parece claro que la transferencia horizontal ha jugado un papel importante en la evolución de los seres vivos, propiciando novedades evolutivas rápidas que se sumarían a la variabilidad generada por las mutaciones, sin duda mucho más lenta.
Un modo extremo de transferencia génica horizontal podría ser la hibridación entre organismos diferenciados filogenéticamente. Este mecanismo, importante en la evolución de las plantas, durante mucho tiempo se ha considerado como un suceso raro en animales ya que se pensaba que la hibridación de especies distintas necesariamente conducía a individuos estériles o con una aptitud reducida. Sin embargo, la introducción de técnicas moleculares está replanteando el papel atribuido a la hibridación interespecífica en la evolución animal.
El complejo de especies Squalius alburnoides, un pez ciprínido que vive en la Península Ibérica, y que en las distintas cuencas fluviales donde aparece presenta diferentes especies con distintas dotaciones genómicas y diferentes mecanismos reproductivos, puede servir de ejemplo para ilustrar el fenómeno de hibridación en animales.
El origen de la célula eucariótica
“Al margen de las dudas existentes sobre la viabilidad de este mecanismo a largo plazo y de otros factores que permitan calibrar su peso en la evolución, la hibridación merece ser considerada entre las fuerzas evolutivas que han conformado la biodiversidad actual” señala Luis Boto, investigador del MNCN, que añade: “las especies y complejos híbridos deberían ser considerados cuidadosamente a la hora de planificar los estudios de conservación y gestión de la biodiversidad”.
Un caso de hibridación con gran trascendencia evolutiva podría ser el propio origen de la célula eucariótica. Aunque cuestionada durante gran parte del siglo XX, la teoría que sostiene que los eucariotas surgieron tras la fusión de una bacteria y una arquea es aceptada hoy en día por una gran parte de la comunidad científica.
Sin embargo, sigue habiendo discrepancia sobre el modo en que ocurrió y se contemplan diferentes escenarios, sin que hasta la fecha exista un consenso sobre el modelo que pueda explicar mejor el origen de la célula ecuariótica. Porque hay que tener en cuenta que este modelo tendría que explicar también cómo surgieron el núcleo, las mitocondrias o los plastos, además de los diferentes tipos de membrana que caracterizan a este tipo de célula. “Lo que parece claro es que la evolución concebida como un árbol no se puede aplicar estrictamente para describir el origen y evolución de la célula eucariótica” concluye Luis Boto.
Referencia bibliográfica:
Boto, L. 2012. "Evolución reticulada". eVOLUCIÓN, 7(2): 73-83.
Solo para medios:
Si eres periodista y quieres el contacto con los investigadores, regístrate en SINC como periodista.
Hace 50 años, las DANA, que entonces se llamaban gotas frías, ocurrían entre tres y cuatro veces al año, esencialmente en noviembre. Hoy ocurren a lo largo de todo el año. ¿Por qué?
Un equipo internacional con participación del Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas ha descubierto en el microbioma humano una entidad biológica desconocida a la que han llamado ‘Obelisco’. Se trata de un nuevo tipo de agentes infecciosos más simples que los virus. Se hallan en bacterias de nuestro cuerpo y sus implicaciones para nuestra salud son aún desconocidas.
