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Genes robados: ¿Transgénicos naturales? Episodio II
Autor:
Prof. Alberto Donayre
Departamento de Bioingeniería
La transferencia horizontal de genes (HGT) es un proceso natural. ¿Qué tan complicado y diverso es este proceso? ¿Cuáles son las reales barreras o los límites para que se produzca una transferencia de genes entre especies? Recientes descubrimientos revelan que estos procesos poseen nuevas sorpresas. El proceso de transferencia horizontal de genes es común entre bacterias en donde sirve como un mecanismo de resistencia a antibióticos. Aún existen pocos ejemplos de transferencia de material genético entre organismos superiores.
En plantas, la transferencia horizontal de genes puede ocurrir principalmente entre plantas o entre una planta y una bacteria. Las bacterias que transfieren material genético a las plantas son principalmente Agrobacterium tumefaciens y Agrobacterium rhizogenes. Estos patógenos colonizan e infectan el tejido vegetal insertando los fragmentos T-DNA (“transfer DNA”) con genes de metabolismo bacteriano. Estos procesos naturales son adaptados y forman parte de los métodos de transformación genética empleados por la biotecnología. De esta manera, se producen a los organismos genéticamente modificados (OGMs) que reciben fragmentos de material genético foráneo de especies distantes.
Imagen 1. Planta infectada por Agrobacterium tumefaciens.
Fuente. Nature plants (2020).
En un estudio reciente, realizado en 275 plantas dicotiledóneas de diversas especies en la naturaleza se encontró en 23 de ellas, el 8.3%; poseen T-DNA de Agrobacterium. En este estudio postulan a estos eventos como “transgénicos naturales”, debido a que esta bacteria inserta en estas especies de plantas genes de síntesis de Opinas, una familia compuestos fuente de carbono y nitrógeno importantes para la bacteria.
Entre las plantas comestibles estudiadas figura Ipomoea batatas (“camote”) y Musa acuminada (“banano”), que muestran material genético transferido espontanea y naturalmente por Agrobacterium. Por ello, los autores sostienen que estos alimentos serian un ejemplo de un organismo OGM natural. Algo muy interesante es que estas inserciones de material genético corresponden a genes de Agrobacterium que codifican para auxinas capaces de estimular el crecimiento de raíces y formación de tubérculos. Estos eventos de transferencia no se encontraron en los parientes silvestres de camote, pero son identificables en variedades cultivadas de esta planta.
En el caso de la interacción de HGT que involucra exclusivamente a inserciones planta-planta, el ejemplo mejor descrito ocurre entre la planta parasita Cuscuta sp. y sus hospederos. Se calcula que esta planta posee mas se 100 genes que le pertenecen a las especies que parasita. El mecanismo exacto de transferencia de genes no se ha dilucidado completamente. Se cree que la interacción de los haustorios de Cuscuta sp. que interactúan con el tejido vascular de la planta afectada puede servir como sistema de transferencia. El intercambio de fluidos podría liberar material genético que de alguna manera alcanza el núcleo de la planta parasita. La familia Orobanchaceae esta constituida por plantas parasitas exclusivamente, y los estudios genómicos en esta familia señalan a 52 eventos de inserciones foráneas de sus plantas hospederas.
Las gramíneas conocidas como pastos o forrajes son plantas que se adaptan a múltiples ambientes y puede tolerar condiciones extremas. En maíz, un grano de los más importantes para el hombre, se ha encontrado material genético proveniente de gramíneas silvestres del grupo Paniceae. Algo similar experimentan las plantas de trigo y sorgo. En estos casos se han detectado 10 y 3 genes respectivamente, provenientes de gramíneas silvestres del grupo Chloridoideae y Paniceae.
Los estudios anteriores aportan nuevos mecanismos de HGT que permiten evidenciar que estos procesos son muy activos en grupos de plantas bajo una gran presión medio ambiental. Por ello, el intercambio de material genético es crucial para una rápida adaptación a condiciones adversas. Por todo lo anterior, es probable que dejemos de ver a los eventos transgénicos como un proceso “artificial”, y que la transferencia de genes entre especies distantes empiece a ser considerado como un proceso de adaptación natural en plantas.
Bibliografía:
1. Matveeva, T. V., & Otten, L. (2019). Widespread occurrence of natural genetic transformation of plants by Agrobacterium. Plant Molecular Biology, 101(4–5), 415–437. https://doi.org/10.1007/s11103-019-00913-y
2. Hibdige, S. G. S., Raimondeau, P., Christin, P., & Dunning, L. T. (2021). Widespread lateral gene transfer among grasses. New Phytologist, 230(6), 2474–2486. https://doi.org/10.1111/nph.17328
3. Kyndt, T., Quispe, D., Zhai, H., Jarret, R., Ghislain, M., Liu, Q., Gheysen, G., & Kreuze, J. F. (2015). The genome of cultivated sweet potato containsAgrobacteriumT-DNAs with expressed genes: An example of a naturally transgenic food crop. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(18), 5844–5849. https://doi.org/10.1073/pnas.1419685112
4. Fürst, U., Zeng, Y., Albert, M., Witte, A. K., Fliegmann, J., & Felix, G. (2020). Perception of Agrobacterium tumefaciens flagellin by FLS2XL confers resistance to crown gall disease. Nature Plants, 6(1), 22–27. https://doi.org/10.1038/s41477-019-0578-6
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