Una estructura de ADN encontrada en el suelo actúa como los Borg de Star Trek, asimilando e integrando características de otros organismos
Los Borg, los malos de la serie clásica Star Trek, eran unos alienígenas mitad máquina y mitad organismo biológico, que tenían una única mente colmena colectiva. Cuando encontraban una nueva especie, la asimilaban, adquiriendo sus características e integrándolas en su colectivo.
¿Viven los Borg entre nosotros? De acuerdo con un descubrimiento de los investigadores de la Universidad de California, hay un mecanismo similar que está funcionando ya en la Tierra.
Único y enigmático
Los científicos autores del estudio encontraron por casualidad estructuras de ADN en el barro de espacios húmedos que parecían recolectar genes de microorganismos en su entorno, al igual que los Borg de ‘Star Trek’, por eso, han dado el nombre de borgs a estas hebras de ADN extralargas.
Los fragmentos de ADN llamados borgs se unen a una larga lista de estructuras genéticas conocidos como elementos extracromosómicos (ECE), es decir, trozos de ADN que no forman parte de un cromosoma. Otro ejemplo de estas estructuras son los plásmidos circulares, presentes en bacterias. Estos ECE actúan por libre y pueden replicarse de forma autónoma o insertarse en un cromosoma del organismo que los porta.
La mayoría de los microbios tienen uno o dos cromosomas que codifican su patrón genético primario, pero pueden albergar, y a menudo compartir entre ellos, muchos ECE distintos. En los ECE se encuentran genes no esenciales pero útiles, como los de la resistencia a los antibióticos, según indica el estudio. Los científicos también utilizan estos ECE, en concreto los plásmidos, para sus estudios con ADN.
Como dijo la autora principal de la investigación, Jill Banfield “los borgs son un tipo de ECE previamente desconocido, único, enigmático y absolutamente fascinante”, y lo compara con el descubrimiento de CRISPR.
Lo que distingue los Borg de otros ECE es su gran tamaño, entre 600.000 y un millón de pares de bases de ADN. De hecho, son tan grandes que tienen hasta un tercio de la longitud del cromosoma principal en sus microbios anfitriones, aclaró Banfield.
La investigadora estudia cómo los microbios influyen en el ciclo del carbono, incluida la producción y degradación del metano, un potente gas de efecto invernadero, y en octubre de 2019, ella y su equipo fueron a buscar ECE con genes involucrados en el ciclo del carbono en los humedales de California. Allí, encontraron los primeros borgs, y luego identificaron 19 tipos diferentes de este, también otros sitios similares en Colorado.
Los borgs parecen estar asociados con arqueas, que son microorganismos unicelulares distintos de las bacterias y forman su propio reino. Los que han descubierto estos científicos están relacionados con la variedad Methanoperedens, que digiere y destruye el metano. Los genes borg parecen estar involucrados en este proceso, explicó Banfield.
Los borgs parecen estar asociados con microorganismos unicelulares conocidos como arqueas, que se muestran en esta imagen. Fuente: Eye of Science / SPL
Mantener a los borgs sería muy caro
El informe destaca que, además de su notable tamaño, los borgs se distinguen por otras características estructurales. Son lineales, no circulares como los plásmidos y muchos otros ECE. Además, tienen secuencias repetitivas de genes en cada extremo de la hebra, y muchas otras secuencias repetidas tanto dentro como entre los genes.
Aunque las características individuales de los borgs se han visto antes, el tamaño, la combinación y el hecho de que contienen genes asociados al metabolismo es lo que los hace diferentes, explicó la autora. Ella cree que alguna vez fueron microbios completos, y fueron asimilados por las arqueas de la misma manera que las células eucariotas absorbieron a las mitocondrias, los orgánulos que generan energía en todas las células de nuestro cuerpo y que una vez fueron bacterias independientes.
Los investigadores dijeron que, mantener un ECE tan grande sería muy caro desde el punto de vista energético, por lo que las estructuras del ADN deberían proporcionar algún beneficio al organismo que los alberga. Para saber qué podría ser, analizaron las secuencias de cientos de genes borg y las compararon con otros genes conocidos.
Ayuda contra el cambio climático
Al analizar el genoma de borg, Banfield vio características que sugieren que los borgs han asimilado genes de diversas fuentes, incluido el cromosoma principal de la arquea Methanoperedens. Precisamente este potencial para asimilar genes llevó al hijo de Banfield a proponer el nombre de “borg” en 2020.
El equipo está investigando la función de los borgs y el papel de sus repeticiones de ADN. Las repeticiones son importantes para los microbios. En el caso de CRISPR, las bacterias copian fragmentos de código genético de virus que incorporan a su propio ADN para recordar los patógenos y poder defenderse de ellos en el futuro.
Esta «copiadora de genes» de CRISPR es lo que ha permitido el gran avance de la biotecnología porque se utiliza como una herramienta muy precisa de edición de genes, lo que permite eliminar, por ejemplo, los que causan enfermedades hereditarias. Esto sugiere que los genomas de borg también podrían producir herramientas útiles en el futuro.
Banfield dijo además que una aplicación potencial que los investigadores ven para estos borgs podría ser una ayuda en la lucha contra el cambio climático. Fomentar el crecimiento de microbios que los contienen podría, quizás, reducir las emisiones de metano generadas por las arqueas que viven en el suelo, que suman aproximadamente una gigatonelada a nivel mundial cada año.
REFERENCIA
