Al igual que tenemos bacterias, organismos microscópicos peligrosos que pueden causar problemas graves, las bacterias tienen bacteriófagos (o fagos), virus que se aprovechan de ellos. Los fagos son tan devastadores para las bacterias que se estima que matan a la mitad de las bacterias en los océanos del mundo cada dos días. Ahora, los investigadores han descubierto un mecanismo sorprendente a través del cual algunas bacterias se defienden de los fagos: robando material genético.
"Este estudio muestra la capacidad de las bacterias para transformar un implemento de guerra en una herramienta para crear vida", dijo la autora principal del estudio, Amelia Randich. "Es como ver la evolución golpear una espada en arado".
Al igual que los virus humanos, los bacteriófagos no pueden reproducirse por sí mismos, por lo que inyectan su propio material genético en las células, secuestran a sus víctimas para copiar sus propios genes y producen nuevas partículas de virus que se abren y matan a las células. Este proceso se llama lisis, y las enzimas tóxicas que producen la muerte celular se llaman lisinas. Sin embargo, una familia de bacterias llamada Caulobacterales parece haber desarrollado un antídoto.
La clave para el antídoto es un gen llamado SpmX, comúnmente conocido como "Spam X". Los caulobacterales son un orden bacteriano cuyos miembros crecen apéndices largos llamados tallos. Spam X aparece donde los tallos celulares crecen, asignando proteínas para apoyar el desarrollo del tallo. Sin embargo, el gen parece haberse originado en bacteriófagos y se usó originalmente para destruir las paredes celulares bacterianas.
Utilizando la cristalografía de rayos X para crear modelos 3-D de SpmX y estructuras de proteínas relacionadas, los investigadores encontraron similitudes notables entre SpmX y el gen que produce las lisinas virales. Pero en lugar de romper células abiertas en Caulobacter, parecen ayudar a guiar a SpmX a la posición futura del tallo.
"Aunque era muy, muy similar a los genes de fagos, encontramos una mutación específica en Caulobacter, en el área de la proteína utilizada para cortar a través de la pared celular bacteriana, lo que redujo su eficacia", dijo Brun.
"Debido a que la secuencia estaba muy relacionada con los genes en los fagos, uno esperaría que tuviera la misma función: cortar la pared celular", agregó. “Pero en cambio, su actividad se redujo al punto en que ya no mató a las bacterias. Es bastante notable".
Las similitudes son demasiado grandes para ser una coincidencia, y el análisis genético sugiere que las bacterias adoptaron y modificaron este gen alrededor de mil millones de años en el pasado. Más importante aún para nosotros, podría ser una forma de mantener a raya las infecciones virales, o incluso de usar bacterias para usos innovadores, como la administración de compuestos como la insulina o los antibióticos.
El estudio ha sido publicado en Current Biology .
