Un estudio muestra que los animales pequeños usan genes ‘robados’ por bacterias para protegerse contra infecciones

Algunos animales pequeños de agua dulce se protegen de las infecciones utilizando recetas de antibióticos «robadas» de bacterias, según una nueva investigación de la Universidad de Oxford, la Universidad de Stirling y el Laboratorio de Biología Marina (MBL) de Woods Hole.

Las pequeñas criaturas se llaman rotíferos bdelloides, que significa «rotíferos reptantes». Tienen cabeza, boca, intestinos, músculos y nervios como el resto de animales, aunque son más pequeños que el ancho de un pelo.

El estudio encontró que cuando estos rotíferos fueron expuestos a una infección por hongos, cambiaron cientos de genes derivados de bacterias y otros microbios. Algunos de estos genes producen armas de resistencia como los antibióticos y otros agentes antimicrobianos en los rotíferos. El equipo informa sus hallazgos. Comunicaciones de la naturaleza.

«Cuando tradujimos el código de ADN para ver qué hacían los genes robados, nos sorprendimos», dijo el autor principal del estudio, Chris Wilson, de la Universidad de Oxford. «Los genes centrales son instrucciones para sustancias químicas que no pensábamos que los animales pudieran producir; parecen recetas de antibióticos».

Investigaciones anteriores han descubierto que los rotíferos han estado adquiriendo ADN de su entorno durante millones de años, pero el nuevo estudio es el primero en encontrar que utilizan estos genes contra enfermedades. No se sabe de ningún otro animal que «robe» genes de microbios a tan gran escala.

«Estos genes complejos, algunos de los cuales no se encuentran en otros animales, se adquirieron de bacterias pero evolucionaron en rotíferos», dijo el coautor del estudio David Mark Welch, científico principal y director del Centro Josephine Bay Paul. Laboratorio de Biología Marina. «Esto aumenta la capacidad de los rotíferos para producir nuevos antimicrobianos que pueden ser menos tóxicos para los animales, incluidos los humanos, que los que hemos desarrollado a partir de bacterias y hongos».

Recetas para la autodefensa

Los antibióticos son esenciales para la atención sanitaria moderna, pero la mayoría de ellos no fueron inventados por científicos. En cambio, son producidos naturalmente por hongos y bacterias en la naturaleza, y se pueden fabricar versiones sintéticas para que los humanos las utilicen como medicina.

Un nuevo estudio sugiere que los rotíferos pueden estar haciendo algo similar.

«Estos extraños animalitos copian el ADN que les dice a los microbios cómo producir antibióticos», explica Wilson. «Observamos que uno de estos genes se usó contra una enfermedad causada por un hongo, y los animales que sobrevivieron a la infección produjeron 10 veces más de la receta química que los que murieron, lo que sugiere que ayuda a suprimir la enfermedad».

Los científicos esperan que los rotíferos puedan proporcionar pistas importantes en la búsqueda de fármacos para tratar infecciones humanas causadas por bacterias u hongos.

Los antibióticos se están volviendo menos eficaces porque los microbios que causan enfermedades han evolucionado hasta volverse resistentes y ya no responden al tratamiento. La Organización Mundial de la Salud recientemente hizo sonar la alarma, advirtiendo en un informe de junio sobre la «necesidad apremiante» de desarrollar nuevos antibióticos para combatir la amenaza de la resistencia.

«Las recetas utilizadas por los rotíferos parecen diferentes de los genes conocidos en los microbios», dijo el autor del estudio, Reuben Nowell, de la Universidad de Stirling. «Son largos y complejos, pero partes del código del ADN han cambiado. Creemos que la receta ha sido cambiada por el proceso evolutivo para producir químicos nuevos y diferentes en los rotíferos. Eso es emocionante porque podría apuntar a ideas para futuros fármacos».

Los rotíferos, derivados de bacterias, tienen genes que codifican una clase inusual de enzimas que ensamblan aminoácidos en pequeñas moléculas llamadas péptidos no ribosómicos.

«El siguiente paso en esta investigación implica la identificación de múltiples péptidos sintetizados no ribosomalmente producidos por rotíferos bideloides y el establecimiento de condiciones que desencadenen la síntesis de estos compuestos», dijo la coautora del estudio, Irina Arkhipova. Laboratorio de Biología Marina.

Un problema en el desarrollo de nuevos medicamentos es que muchos antibióticos químicos producidos por bacterias y hongos son tóxicos o causan efectos secundarios en los animales. Sólo unos pocos pueden convertirse en tratamientos que eliminen los microbios dañinos del cuerpo humano.

Los rotíferos ya producen sustancias químicas similares en sus células, lo que podría conducir a medicamentos más seguros para su uso en otros animales, incluidos los humanos.

¿Por qué los rotíferos adquieren tantos genes extraños?

Una gran pregunta es por qué los rotíferos son los únicos animales que toman prestados estos genes útiles de los microbios en altas tasas.

«Creemos que esto puede tener que ver con otra cosa extraña acerca de estos rotíferos», dijo Tim Barraclough, coautor del estudio de la Universidad de Oxford. «A diferencia de otros animales, nunca vemos rotíferos machos. Las madres de rotíferos ponen huevos que son copias genéticas de sí mismas sin necesidad de sexo o fertilización».

Según una teoría, los animales que se duplican de esta manera empiezan a tener mala salud.

«Si uno contrae la enfermedad, el resto también», explicó Barraclough. Debido a que los rotíferos bdelloides son asexuales, lo que permite que los genes parentales se recombinen de manera beneficiosa, el genoma de la madre rotífera se transmite directamente a su descendencia sin introducir ninguna variación nueva.

«Si los rotíferos no encuentran una manera de cambiar sus genes, pueden extinguirse. Esto ayuda a explicar por qué estos rotíferos han tomado prestados tantos genes de otros lugares, especialmente cualquier cosa que les ayude a afrontar las infecciones», dijo Barraclough.

Nowell cree que hay más que aprender de los rotíferos y su ADN robado.

«Los rotíferos utilizaron cientos de genes que no se encuentran en otros animales. Las recetas de antibióticos son interesantes y algunos otros genes parecen haber sido tomados de plantas. Los hallazgos son parte de una historia creciente sobre cómo y por qué los genes se mueven entre diferentes formas de vida». él dijo.