Origins of bacterial diversity through horizontal genetic transfer and adaptation to new ecological niches
Desde hace unos años que los primeros genomas bacterianos fueron secuenciados, quedó claro que estos eran muy complejos y que la ecología y evolución bacterianas eran mucho más complicadas de lo que se pensaba en un inicio. Ahora, ha quedado claro que la transferencia horizontal de genes es un proceso muy complejo que va mucho más allá de la resistencia a antibióticos y que tiene repercusiones tanto a nivel fenotípico como a nivel ecológico y evolutivo. Recientemente, se ha empezado a observar su importancia en la generación de diversidad funcional en los ecosistemas y en la especiación de las bacterias. Incluso, un caso especial a considerar podría ser la transferencia de la protomitocondria a los primeros eucariontes. Tal como mencionan en el artículo, un aspecto muy relevante de la transferencia horizontal es su papel en la diferenciación ecológica y en el proceso de especiación. El hecho de que la transferencia horizontal promueva no sólo la homogeneización de poblaciones sino también la colonización de nuevos nichos, como la patogenicidad o la degradación de ciertos substratos, se debe tomar en cuenta en los modelos de conservación y manejo de microorganismos. Tanto por medio de modelos teóricos, como por medio de experimentos, se ha dejado claro que la transferencia horizontal es un proceso vital para la sobrevivencia de las bacterias y que es una característica capaz de evolucionar dependiendo el contexto ecológico de los organismos y que dirige, al menos en parte, su capacidad adaptativa. Sin embargo, todavía quedan por entender las rutas, causas y consecuencias de la transferencia horizontal en bacterias. Por ejemplo, aún queda por explorar los costos en la adecuación de la variación en la capacidad de recibir material por medio de transferencia horizontal, tanto por el costo en la replicación como por la expresión de los genes adquiridos. Igualmente, no es muy claro cuales son los mecanismos que permiten la integración de los genes adquiridos por transferencia al genoma y a la dinámica de expresión de los organismos receptores.
Origin of bacterial diversity through horizontal genetic transfer and adaptation to new ecological niches Es un buen artículo de revisión que aborda puntos importantes sobre la capacidad bacteriana de adquisición de nuevo material genético de otros organismos por medio de la transferencia horizontal de genes (THG), y cómo a lo largo del tiempo se ha pensado es capaz de dirigir el origen y diversificación de especies. Me parece interesante cómo se hizo notar la THG en organismos patógenos al adquirir genes de resistencia a antimicrobianos por THG como un mecanismo de sobrevivencia necesaria en los nichos ecológicos, pero no obstante dos poblaciones divergentes pueden compartir una adaptación y sin embargo, pueden conservar diferentes capacidades, estructura celular y nichos ecológicos, sin convertirlas en poblaciones ecológicamente similares, más bien permite al receptor de estos genes invadir un nuevo nicho o mejorar su fitness en su nicho actual, para dar paso al concepto de genes trascendentes de nicho. La finalidad de los autores es mostrar la THG como una fuerza de especiación, que a mi punto de vista es muy dependiente de la selección como ellos en algún momento lo describen, pero si un actor importante en la diversificación de especies dentro de un nicho. El autor describe algunas propiedades que me parecieron importantes y que hacen efectiva la THG. Algunas de las cualidades de la THG es la singularidad y la promiscuidad de la THG con la que se lleva a cabo, pero se menciona que esto no impide la diversificación ecológica de las poblaciones cercanamente relacionadas. Además, se menciona que los fragmentos de DNA transferidos entre más cortos, mayor probabilidad de éxito adaptativo y podrían ser transferidos en un solo evento, haciendo bastante sentido. A continuación, se menciona la necesidad de que exista cierta similitud entre donador y receptor para que se lleve a cabo la THG, el cual puede llevarse a cabo por vectores en común como un plásmido o bacteriófago que por lo regular poseen un rango estrecho, además las bacterias cuentan con sistemas de modificación de restricción, una especie de mecanismos de resistencia a el intercambio de genes, por lo que aquellas que comparten sistemas favorecen la THG, sin embargo, algunos vectores poseen mecanismos que contrarrestan estos puntos de control removiendo sitios blancos de restricción, mientras que otros estimulan los sistemas de modificación del huésped. Una idea interesante es que no sólo se trata de la transferencia sino el DNA adquirido pueda integrarse y replicarse, y puede llevarse a cabo sin necesidad de homología, tan sólo replicarse en plásmido mismo. Por otro lado, se requieren de segmentos mínimos de procesamiento eficiente, que son secuencias casi idénticas dentro del donador y del receptor cuando se habla de recombinación homóloga, en consecuencia se ha observado un decremento en las tasas de recombinación tanto homóloga como heteróloga al incrementar la divergencia entre secuencias.
Origins of bacterial diversity through horizontal genetic transfer and adaptation to new ecological niches.
El papel de la transferencia horizontal de genes ha significado uno de los procesos evolutivos más importantes en el mundo de las bacterias. Podríamos decir que éste mecanismo facilita la diversidad bacteriana. Como en el artículo se expone, el proceso de transferencia horizontal involucra plásmidos y fagos como moléculas “vehículos” de secuencias de DNA. En este contexto, es importante señalar que, es más probable que dos organismos emparentados filogenéticamente tengan mayor frecuencia de transferencia horizontal; dado que en su genoma, existen secuencias homólogas importantes para la recombinación. O bien, para reducir la probabilidad de degradación por sistemas de endonucleasas. Otro de los aspectos que también se pueden resaltar en la lectura, es el tema de la recombinación de islas patogénicas u operones; ya que la suma de un conjunto de genes puede otorgar por completo una nueva capacidad, metabólica o fisiológica. En un plano de análisis filogenético, el proceso de transferencia horizontal de genes, nos puede ayudar a entender cómo es que dos especies de diferentes grupos taxonómicos pueden compartir conjuntos de genes homólogos, y específicos para un nicho determinado. O bien, aportar información del por qué algunas cepas de una especie están adaptadas a diferentes medios o nichos ecológicos. La idea central de este artículo es la consideración de la transferencia horizontal de genes y la mutación dos fuerzas evolutivas que pueden generar especiación. Finalmente, en artículo se revisa el concepto de ecotipo, el cual surge a partir de las nuevas capacidades adquiridas por una o varias especies. En donde se pueden llegar a compartir un cierto número de genes comunes entre varias especies que cohabitan un ecotipo. En mi opinión, sería interesante conocer cómo es que una especie se incluye o crea un nuevo ecotipo. Si es que los ecotipos seleccionan a una especie por sus capacidades o es la especie la que por asar y según su carga génica se incluye a un nuevo ecotipo.
Origins of bacterial diversity through horizontal genetic transfer and adaptation to new ecological niches
El estudio de la evolución en bacterias se ha complicado con el análisis de los genomas completos y el descubrimiento de la alta capacidad de recombinación que presentan estos organismos y que vemos sólo como uno de muchos ejemplos la alta capacidad para transferir la resistencia a los antibióticos. Gracias a la transferencia horizontal de genes, el organismo receptor puede un nuevo nicho o mejorar su rendimiento el su nicho actual y esta, aunque es muy frecuente, es muy rara como para obtaculizar la diversificación ecológica de poblaciones cercanamente relacionadas. Hay una gran diferencia con respecto a la recombinación en organismos superiores, ya que la recombinación bacteriana se puede llevar a cabo a través de los tres dominios de la vida. Aunque la transferencia horizontal de genes es promiscua, ésta muchas veces debe cumplir una serie de requisitos para tener éxito y logre recombinarse en el genoma del organismo receptor o no ser degradado. Se he visto que los eventos de transferencia horizontal de genes son mucho más frecuentes entre taxas cercanos y que como explica la hipótesis "burden" en organismos superiores, a medida que aumenta la cantidad de interacciones del producto proteico es menor la transferencia del gen que lo codifica. La THG puede también explicar el origen de los ecotipos y el origen de las especies, donde un ecotipo naciente es irreversiblemente separado del ecotipo parental, debido a la divergencia de los ecotipos no está limitado por selección periódica o recombinación. El estudio de la THG nos permitirá entender los procesos mediante los cuáles existe una alta diversidad bacteriana, el flujo de genes y la capacidad de resistencia a los antibióticos y virulencia que hoy tanto nos aqueja.
Origins of bacterial diversity through horizontal genetic transfer and adaptation to new ecological niches
ResponderBorrarDesde hace unos años que los primeros genomas bacterianos fueron secuenciados, quedó claro que estos eran muy complejos y que la ecología y evolución bacterianas eran mucho más complicadas de lo que se pensaba en un inicio. Ahora, ha quedado claro que la transferencia horizontal de genes es un proceso muy complejo que va mucho más allá de la resistencia a antibióticos y que tiene repercusiones tanto a nivel fenotípico como a nivel ecológico y evolutivo. Recientemente, se ha empezado a observar su importancia en la generación de diversidad funcional en los ecosistemas y en la especiación de las bacterias. Incluso, un caso especial a considerar podría ser la transferencia de la protomitocondria a los primeros eucariontes.
Tal como mencionan en el artículo, un aspecto muy relevante de la transferencia horizontal es su papel en la diferenciación ecológica y en el proceso de especiación. El hecho de que la transferencia horizontal promueva no sólo la homogeneización de poblaciones sino también la colonización de nuevos nichos, como la patogenicidad o la degradación de ciertos substratos, se debe tomar en cuenta en los modelos de conservación y manejo de microorganismos. Tanto por medio de modelos teóricos, como por medio de experimentos, se ha dejado claro que la transferencia horizontal es un proceso vital para la sobrevivencia de las bacterias y que es una característica capaz de evolucionar dependiendo el contexto ecológico de los organismos y que dirige, al menos en parte, su capacidad adaptativa.
Sin embargo, todavía quedan por entender las rutas, causas y consecuencias de la transferencia horizontal en bacterias. Por ejemplo, aún queda por explorar los costos en la adecuación de la variación en la capacidad de recibir material por medio de transferencia horizontal, tanto por el costo en la replicación como por la expresión de los genes adquiridos. Igualmente, no es muy claro cuales son los mecanismos que permiten la integración de los genes adquiridos por transferencia al genoma y a la dinámica de expresión de los organismos receptores.
Marcelo Navarro
Origin of bacterial diversity through horizontal genetic transfer and adaptation to new ecological niches
ResponderBorrarEs un buen artículo de revisión que aborda puntos importantes sobre la capacidad bacteriana de adquisición de nuevo material genético de otros organismos por medio de la transferencia horizontal de genes (THG), y cómo a lo largo del tiempo se ha pensado es capaz de dirigir el origen y diversificación de especies. Me parece interesante cómo se hizo notar la THG en organismos patógenos al adquirir genes de resistencia a antimicrobianos por THG como un mecanismo de sobrevivencia necesaria en los nichos ecológicos, pero no obstante dos poblaciones divergentes pueden compartir una adaptación y sin embargo, pueden conservar diferentes capacidades, estructura celular y nichos ecológicos, sin convertirlas en poblaciones ecológicamente similares, más bien permite al receptor de estos genes invadir un nuevo nicho o mejorar su fitness en su nicho actual, para dar paso al concepto de genes trascendentes de nicho. La finalidad de los autores es mostrar la THG como una fuerza de especiación, que a mi punto de vista es muy dependiente de la selección como ellos en algún momento lo describen, pero si un actor importante en la diversificación de especies dentro de un nicho.
El autor describe algunas propiedades que me parecieron importantes y que hacen efectiva la THG. Algunas de las cualidades de la THG es la singularidad y la promiscuidad de la THG con la que se lleva a cabo, pero se menciona que esto no impide la diversificación ecológica de las poblaciones cercanamente relacionadas. Además, se menciona que los fragmentos de DNA transferidos entre más cortos, mayor probabilidad de éxito adaptativo y podrían ser transferidos en un solo evento, haciendo bastante sentido. A continuación, se menciona la necesidad de que exista cierta similitud entre donador y receptor para que se lleve a cabo la THG, el cual puede llevarse a cabo por vectores en común como un plásmido o bacteriófago que por lo regular poseen un rango estrecho, además las bacterias cuentan con sistemas de modificación de restricción, una especie de mecanismos de resistencia a el intercambio de genes, por lo que aquellas que comparten sistemas favorecen la THG, sin embargo, algunos vectores poseen mecanismos que contrarrestan estos puntos de control removiendo sitios blancos de restricción, mientras que otros estimulan los sistemas de modificación del huésped. Una idea interesante es que no sólo se trata de la transferencia sino el DNA adquirido pueda integrarse y replicarse, y puede llevarse a cabo sin necesidad de homología, tan sólo replicarse en plásmido mismo. Por otro lado, se requieren de segmentos mínimos de procesamiento eficiente, que son secuencias casi idénticas dentro del donador y del receptor cuando se habla de recombinación homóloga, en consecuencia se ha observado un decremento en las tasas de recombinación tanto homóloga como heteróloga al incrementar la divergencia entre secuencias.
Origins of bacterial diversity through horizontal genetic transfer and adaptation to new ecological niches.
ResponderBorrarEl papel de la transferencia horizontal de genes ha significado uno de los procesos evolutivos más importantes en el mundo de las bacterias. Podríamos decir que éste mecanismo facilita la diversidad bacteriana.
Como en el artículo se expone, el proceso de transferencia horizontal involucra plásmidos y fagos como moléculas “vehículos” de secuencias de DNA. En este contexto, es importante señalar que, es más probable que dos organismos emparentados filogenéticamente tengan mayor frecuencia de transferencia horizontal; dado que en su genoma, existen secuencias homólogas importantes para la recombinación. O bien, para reducir la probabilidad de degradación por sistemas de endonucleasas.
Otro de los aspectos que también se pueden resaltar en la lectura, es el tema de la recombinación de islas patogénicas u operones; ya que la suma de un conjunto de genes puede otorgar por completo una nueva capacidad, metabólica o fisiológica.
En un plano de análisis filogenético, el proceso de transferencia horizontal de genes, nos puede ayudar a entender cómo es que dos especies de diferentes grupos taxonómicos pueden compartir conjuntos de genes homólogos, y específicos para un nicho determinado. O bien, aportar información del por qué algunas cepas de una especie están adaptadas a diferentes medios o nichos ecológicos.
La idea central de este artículo es la consideración de la transferencia horizontal de genes y la mutación dos fuerzas evolutivas que pueden generar especiación.
Finalmente, en artículo se revisa el concepto de ecotipo, el cual surge a partir de las nuevas capacidades adquiridas por una o varias especies. En donde se pueden llegar a compartir un cierto número de genes comunes entre varias especies que cohabitan un ecotipo. En mi opinión, sería interesante conocer cómo es que una especie se incluye o crea un nuevo ecotipo. Si es que los ecotipos seleccionan a una especie por sus capacidades o es la especie la que por asar y según su carga génica se incluye a un nuevo ecotipo.
Caleb Pérez.
Enrique Martínez Carranza
ResponderBorrarOrigins of bacterial diversity through horizontal genetic transfer and adaptation to new ecological niches
El estudio de la evolución en bacterias se ha complicado con el análisis de los genomas completos y el descubrimiento de la alta capacidad de recombinación que presentan estos organismos y que vemos sólo como uno de muchos ejemplos la alta capacidad para transferir la resistencia a los antibióticos. Gracias a la transferencia horizontal de genes, el organismo receptor puede un nuevo nicho o mejorar su rendimiento el su nicho actual y esta, aunque es muy frecuente, es muy rara como para obtaculizar la diversificación ecológica de poblaciones cercanamente relacionadas. Hay una gran diferencia con respecto a la recombinación en organismos superiores, ya que la recombinación bacteriana se puede llevar a cabo a través de los tres dominios de la vida. Aunque la transferencia horizontal de genes es promiscua, ésta muchas veces debe cumplir una serie de requisitos para tener éxito y logre recombinarse en el genoma del organismo receptor o no ser degradado.
Se he visto que los eventos de transferencia horizontal de genes son mucho más frecuentes entre taxas cercanos y que como explica la hipótesis "burden" en organismos superiores, a medida que aumenta la cantidad de interacciones del producto proteico es menor la transferencia del gen que lo codifica.
La THG puede también explicar el origen de los ecotipos y el origen de las especies, donde un ecotipo naciente es irreversiblemente separado del ecotipo parental, debido a la divergencia de los ecotipos no está limitado por selección periódica o recombinación.
El estudio de la THG nos permitirá entender los procesos mediante los cuáles existe una alta diversidad bacteriana, el flujo de genes y la capacidad de resistencia a los antibióticos y virulencia que hoy tanto nos aqueja.