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El genoma de los rotíferos desvela sus estrategias para reproducirse y reparar las mutaciones de su ADN sin sexo


 

El trabajo del Marine Biological Laboratory (MBL) muestra el número inusualmente bajo de transposones en los rotíferos, minúsculos animales acuáticos

Cómo un grupo de animales puede abandonar el sexo y, aún así, producir más de 460 especies a lo largo de la evolución se ha convertido en una cuestión algo menos misteriosa tras la publicación del genoma completo de la rotífera bdelloidea en la revista Nature, en un trabajo titulado Genomic evidence for ameiotic evolution in the bdelloid rotifer ‘Adineta vaga’.

Lejos de emplear la reproducción sexual como una vía estándar para deshacerse de las mutaciones perjudiciales de su ADN, este minúsculo animal acuático ha adoptado otras estrategias para mantener sus linajes durante milenios sin ser lastrado por daños genéticos o exterminado completamente, según explica David Mark Welch, del Marine Biological Laboratory (MBL) de Woods Hole. Este científico, junto a su compañera en el MBL Irina Arkhipova han liderado desde Estados Unidos el proyecto internacional para la secuenciación del genoma de las rotíferas, así como los análisis que han estudiado la significación y alcance de sus revelaciones.

Nunca se habían detectado la presencia de especímenes machos ni de procesos de meiosis (el mecanismo de división celular responsable de la producción del esperma y los huevos) en una rotífera bdelloidea. En lugar de eso, los huevos sin fertilizar se dividían para producir la progenie.

Esta estrategia reproductiva, que para la mayoría de las especies animales supondría una muerte evolutiva, está confirmada en el genoma de las rotíferas, cuya estructura “es totalmente acorde con lo que se espera apreciar cuando te enfrentas a una larga ausencia de meiosis”, confirma Mark Welch. “Es difícil demostrar algo en negativo, y nunca puedes afirmar que no existe la posibilidad de que en algún momento las rotíferas tengan sexo. Pero sería algo así como una especie de meiosis loca”, apostilla.

 



La imagen muestra una rotífera bdelloidea ‘Adineta vaga’, en una imagen birrefringente obtenida con un microscopio de luz polarizada. Imagen cortesía de M. Shribak y I. Arkhipova, MBL.

En la mayoría de las especies animales se encuentran formas alternativas del mismo gen (‘alelos’) en el mismo lugar y en dos cromosomas diferentes –uno del padre y otro de la madre-, que se emparejan durante la meiosis y segregan esperma nuevo y células del huevo. En el genoma de las bdelloideas, las copias de los genes ni se emparejan posicionalmente a lo largo de los pares de cromosomas ni se localizan en el mismo cromosoma. Esto significa que los alelos en esta especie podrían no estar capacitados para emparejarse de formal normal durante la meiosis ni para segregar el esperma nuevo y las células del huevo.

La pregunta, por tanto, sería: ¿Si las bdelloideas no tienen sexo, cómo consiguen evitar la acumulación de mutaciones dañinas o generar una nueva diversidad? El genoma de las bdelloideas muestra evidencias de que hay otras vías por las que mantener los genes en buen estado de salud y sus linajes con la viabilidad adecuada. Una de ellas es la conversión de los genes, en la que un alelo puede sustituir a otro en la secuencia de ADN por medio de mecanismos de reparación o procedimientos similares. Otra es la transferencia genética horizontal (HGT), es decir la transferencia del ADN de un organismo a otro, algo que es muy común entre los microbios y que raramente se observa en los animales. Es probable que al menos el 8% de los genes de las rotíferas, una cifra mucho más alta que en cualquier otro animal, hayan sido adquiridos por este procedimiento de transferencia genética horizontal (HGT).

“En general, los linajes de bacterias animales están bastante bien protegidos de la adquisición de ADN de fuentes externas”, cuenta Akhipova. Aunque las bdelloideas son inusuales puesto que son capaces de mantenerse totalmente secas (deshidratadas) durante semanas, e incluso meses en un momento dado, y después regresar a la vida cuando hay agua disponible. Durante la fase de deshidratación, su ADN se rompe en muchas partes. “Cuando se rehidratan, esta circunstancia podría ser una oportunidad para que el genoma de la rotífera ingiriera fragmentos externos de ADN, procedentes de bacterias, hongos o microalgas”, explica Akhipova.

De forma más significativa, ésta podría ser también una oportunidad para que la rotífera incorporara genes de otras rotíferas. De hecho, sería un momento muy útil si necesitara incorporar genes para reparar daños por medio de la conversión genética, apuntan los autores. “Por esta vía los procesos de mutación y reparación del ADN imitan algunos aspectos del sexo”, confirma Mark Welch.

Otro hallazgo sorprendente es que el genoma de las rotíferas bdelloideas tiene un número extremadamente bajo de transposones, “las partes del ADN, llamadas a veces ‘parásitos genéticos’, que tienen la capacidad de desplazarse a lo largo del genoma y ocasionar mutaciones perjudiciales”, detalla Arkhipova. Mientras que en el genoma de los mamíferos alrededor del 50% son transposones, en el de las bdelloideas se queda en torno al 3%, “y con una capacidad de proliferación verdaderamente limitada”. Esto facilita a las rotíferas una capa de protección frente a las mutaciones que la mayoría de los animales no posee. “Uno de los objetivos que hemos determinado como más importantes es diseccionar esta defensa multicapa del genoma en nuestros próximos estudios”, concluye.

 

 
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