En medio de la increíble diversidad de seres vivos en nuestro planeta, hay un tema común. Los organismos necesitan adquirir nuevos genes o cambiar las funciones de los genes existentes para adaptarse y sobrevivir.
¿Cómo sucede eso?
Una opinión común es que los genes se duplican, con una de las copias recogiendo una nueva función mientras que la otra copia continúa funcionando como antes.
Sin embargo, al estudiar las diminutas avispas parásitas de Jewel y sus repertorios de veneno que cambian rápidamente, el Laboratorio Werren de la Universidad de Rochester ha descubierto un proceso diferente que también puede estar extendido en otras especies.
El proceso implica la cooptación de genes de copia única para que asuman nuevas funciones. En algunos casos, estos genes también parecen continuar su función anterior, en otras partes de la anatomía de la avispa además de la glándula venenosa. Los hallazgos se publican en Biología actual .
"Es casi como si ahora estuvieran a la luz de la luna", dice John Jack Werren, profesor de biología. "Tienen un trabajo diurno y luego también un trabajo nocturno. Con el tiempo, si es la nocheel trabajo funciona, pueden abandonar el trabajo diario y evolucionar como especialistas en veneno. Sin embargo, en otros casos hemos descubierto que dejan de alumbrar la luna como genes de veneno pero parecen retener su trabajo diario ".
¿Cómo se coopta un gen? ¿Y qué determina qué trabajo o combinación de trabajos realiza? En el caso de Jewel Wasps, el proceso llamado regulación génica es clave. Como explican los investigadores, la rápida rotación de los genes del venenose logra principalmente mediante cambios en las regiones reguladoras adyacentes a los genes.
Estas regiones reguladoras controlan cómo se expresan los genes, es decir, si los genes se activan o desactivan en diferentes tejidos. Cuando se activa un gen, proporciona instrucciones para fabricar proteínas. Cuando se desactiva, no proporciona tales instrucciones.
"La cooptación de los genes de copia única puede ser un mecanismo más rápido para adaptarse a un nuevo entorno porque no requiere que el gen se duplique primero", señala Ellen Martinson, coautora principal y asociada de investigación postdoctoral en elWerren Lab.
"En esencia, estas avispas están reciclando sus genes para nuevas funciones", dice el co-líder Mrinalini, un ex postdoc en el Laboratorio Werren que desde entonces se unió a la Universidad Nacional de Singapur, donde estudia venenos de serpiente.
El grupo, que también incluye a otros dos investigadores de la Universidad de Rochester, Yogeshwar Kelkar y Ching-Ho Chang, estudió cuatro especies estrechamente relacionadas de Jewel Wasps. Las avispas ponen sus huevos en las pupas de otros insectos, después de la primerainyectando a las pupas venenos que manipulan el metabolismo del huésped de manera que el ambiente sea más propicio para su desarrollo joven.
Utilizando la secuenciación del transcriptoma y el proteoma, los investigadores descubrieron que más de la mitad de los componentes del veneno en las avispas parásitas eran el resultado de genes de una sola copia que habían sido cooptados sin duplicarse. La composición de los venenos puede cambiar rápidamente, permitiendo que las avispaspara adaptarse a diferentes huéspedes. Por ejemplo, incluso las especies estrechamente relacionadas pueden diferir hasta en un 40 por ciento de su repertorio de veneno.
El grupo propone que la cooptación de genes de copia única para una nueva función no se limite solo a los venenos parasitoides. La cooptación puede ser común en la naturaleza, particularmente cuando los organismos evolucionan rápidamente a entornos cambiantes.
Con respecto a los venenos parasitoides, puede haber un beneficio adicional, dice Werren. "La gran diversidad de venenos parasitoides y la abundancia de estas especies las estimaciones alcanzan hasta 600,000 especies parasitoides en la tierra, combinado con el hecho de que los venenos parasitoideshan evolucionado para manipular procesos metabólicos, sugiere que son potencialmente una inmensa cornucopia sin explotar para el descubrimiento de fármacos ".
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Materiales proporcionado por Universidad de Rochester . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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