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Evolución y divergencia social

Un proyecto financiado por la Unión Europea estudió los mecanismos evolutivos que determinan la ecología y la evolución en microorganismos que establecen interacciones sociales. El trabajo ayudará a la comunidad científica a aprovechar su gran potencial para su uso en biotecnología.
Evolución y divergencia social
La comprensión de la diversidad genética microbiana en la naturaleza y cómo esta se relaciona con la divergencia fenotípica, incluyendo los rasgos sociales, es hoy día muy limitada. Con el fin de abordar esta cuestión, se inició el proyecto MICROSOCIOGENOMYX (Quantifying the roles that evolutionary forces play in shaping genomic and social divergence in natural populations of the cooperative bacterium Myxococcus xanthus).

El objetivo era cuantificar cómo influye la evolución en la divergencia genómica y social de una población silvestre del modelo de mixobacteria cooperativa Myxococcus xanthus. Los investigadores identificaron y cuantificaron los mecanismos que configuran la diversidad biogeográfica y social en esta especie a través de distintas escalas espaciales, desde simples cuerpos fructíferos hasta continentes.

Los investigadores emplearon la secuenciación de nueva generación para estudiar la evolución en esta bacteria modelo cooperativa que vive en el suelo y que presenta un comportamiento de autoorganización en respuesta a estímulos ambientales. El trabajo comenzó analizando una colección de aislados de bacterias silvestres con el objetivo de obtener una mejor comprensión de las características genéticas responsables de la diversidad encontrada en M. xanthus.

Seguidamente, se investigaron los patrones de sustitución de nucleótidos entre los aislados de bacterias silvestres y se cuantificó la selección y la deriva genética en base a una tasa de mutación de referencia. Esta fue estimada a partir de la secuencia del genoma de una amplia colección de cepas de M. xanthus cultivadas y desarrolladas en el laboratorio. Gracias a la combinación de la altísima resolución de los ensayos de mutación y la secuenciación de nueva generación se logró determinar la tasa de mutación más precisa hasta la fecha para M. xanthus.

Posteriormente, los investigadores relacionaron patrones fenotípicos de aislados estrechamente emparentados previamente publicados con datos de su genoma completo en aras de determinar el mecanismo molecular responsable de la diversidad social observada en esta bacteria. Estos analizaron directamente las mutaciones candidatas mediante el desarrollo y cultivo de clones isogénicos en el laboratorio.

Finalmente, se secuenció y se ensambló el genoma de una gran cantidad de aislados de bacterias silvestres de M. xanthus. Los datos obtenidos constituyen un recurso de gran valor y favorecerán una mejor comprensión de la base genética responsable tanto de los diferentes aspectos de las interacciones sociales como de su ecología y evolución. Entre estos se incluyen el enjambrado comunitario, el desarrollo multicelular, la competición y el control competitivo en aislados de bacterias silvestres de mixobacterias.

Además, se demostró por primera vez que las herramientas moleculares desarrolladas para el estudio de cepas de M. xanthus en laboratorio pueden ser empleadas para manipular los genomas de aislados de bacterias silvestres en general. Esto permitirá el estudio de relaciones genotipo-fenotipo a una escala mayor. Estas técnicas ya están siendo aplicadas el estudio de más grupos silvestres en aras de identificar genes y proteínas diana generales (y potencialmente paralelos) de la evolución molecular.

En conjunto, los descubrimientos de MICROSOCIOGENOMYX aumentarán el conocimiento sobre las bacterias en la naturaleza, permitiendo que su potencial pueda ser empleado en el ciclo de los nutrientes, la remediación de suelos y el control de plagas.

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Palabras clave

Bacteria cooperativa, Myxococcus xanthus, mixobacteria, biogeografía, diversidad social, secuenciación de nueva generación, sustitución genética, fenotipo
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