De los árboles de la vida a las redes sin escala: una nueva visión sobre la evolución bacteriológica
Investigadores del instituto europeo de bioinformática (EBI) han descubierto un nuevo modelo de relaciones genéticas entre microbios, que ha cambiado las creencias tradicionales de cuatro mil millones de años de evolución bacteriológica. El equipo de EBI dirigido por Christos Ouzounis, ha descubierto las claves de cómo las familias de genes son, no sólo transferidas "verticalmente" a través del paso de un organismo a su progenie, sino también de forma "horizontal", mediante el intercambio de material genético entre organismos relacionados distantes. Esta nueva percepción del árbol de la vida podría ayudar a que los investigadores comprendan mejor por qué las enfermedades bacteriológicas son tan difíciles de combatir. Las bacterias se las arreglan para producir cepas resistentes a los antibióticos, adelantándose, continuamente, al desarrollo de fármacos. Desde la época de Darwin, las relaciones evolutivas entre los organismos se representan generalmente en forma arbórea en cuya base se situan los ancestros comunes y las especies que son producto de una evolución más reciente forman las puntas de las ramas. Durante mucho tiempo, los microbiólogos vienen sugiriendo que esta representación no se ajusta a los microbios, que a menudo intercambian genes entre diferentes especies. Según expertos, el modelo propuesto para la evolución microbiana quedaría mejor representado mediante una red. El problema es que, hasta el momento, nadie sabe exactamente dónde se deben trazar en esta red las líneas horizontales. Victor Kunin, un antiguo estudiante de doctorado del equipo del doctor Ouzounis, ha logrado ahora, junto a sus colegas, trazar un mapa de la evolución microbiana que se remonta a miles de millones de años hasta llegar al último ancestro común universal. Y, es aquí, donde aparecen por primera vez, las líneas horizontales. Como explica el investigador "a modo tranquilizador, los árboles evolutivos construidos a partir de numerosos métodos independientes y grupos de investigación son sorprendentemente coherentes entre sí, y proyectan la misma historia. Utilizamos estos árboles como un andamio para construir la red, y buscamos pruebas de genes transferidos horizontalmente". El método empleado para evaluar cómo se da lugar a la transferencia genética horizontal, llamado "GeneTrace", fue desarrollado por el equipo del doctor Ouzounis. GeneTrace deduce esta transferencia horizontal a partir de la presencia irregular de una familia genética en organismos relacionados distantes. Los datos generados por GeneTrace les permitieron trazar las "cepas", que representan los sucesos de transferencia genética horizontal y conectan las ramas del árbol familiar evolutivo. En total, se han observado más de 600.000 transferencias verticales que se unen a los 90.000 sucesos de pérdida genética y a las aproximadamente 40.000 transferencias genéticas horizontales. Aunque la distribución de la mayoría de las familias de genes presentes hoy en día se puede explicar a través de la teoría clásica de la evolución, mediante las anomalías de transmisión de estos modelos se revela el "minority report" del intercambio horizontal. Para comprender la influencia de la transferencia genética horizontal en el árbol de la vida microbiana, el equipo se centró en la red de cepas que fluyen a través de las ramas del árbol. Esta red parece comportarse "libre de escala". Este término fue acuñado por primera vez por el físico Albert-Laszlo Barabasi y sus colegas de la universidad de Notre Dame, en Indiana (EEUU). En 1998, trazaron la conectividad de la World Wide Web y descubrieron, ante su sorpresa, que la red no presentaba una distribución de la conectividad uniforme, esto es, la llamada "conectividad variable", sino que, en su lugar, un número reducido de nodos de la red (llamados "núcleos") estaban bastante más conectados que otros. Una de las propiedades de las redes sin escala es su naturaleza de "mundo pequeño": el viaje de un nodo hacia cualquier otro es muy rápido. Otros ejemplos bien conocidos de las redes de mundo pequeño son las redes sociales y las conexiones aéreas. Estas particularidades permiten a los núcleos servir de "bancos de genes" bacteriales, y proporcionan un medio para adquirir y distribuir de nuevo los genes hacia las diferentes comunidades microbianas. Según Christos Ouzounis, este modelo tiene importantes implicaciones para la comprensión de la transferencia horizontal de genes, ya que, en las redes de mundo pequeño, el camino más corto entre dos nodos de una red es relativamente pequeño. En otras palabras, "un gen puede ser diseminado rápidamente de un organismo a otro a través de muy pocos sucesos de transferencia horizontal de genes". Sólo unas pocas especies, incluidas las beneficiosas bacterias del suelo que fijan el nitrógeno parecen ser las "campeonas" de la transferencia horizontal de genes. Christos Ouzounis afirma que "es totalmente posible que organismos aparentemente no dañinos estén tranquilamente a nuestros pies propagando la resistencia antibiótica".
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Alemania