Investigadores de la Universidad Duke, en Durham, Carolina del Norte, Estados Unidos, han encontrado que la reproducción sexual en muchos hongos y microorganismos se produce entre organismos genéticamente idénticos y que éste puede ser mutagénico, es decir, que puede crear cambios genéticos y diversidad que…
Investigadores de la Universidad Duke, en Durham, Carolina del Norte, Estados Unidos, han encontrado que la reproducción sexual en muchos hongos y microorganismos se produce entre organismos genéticamente idénticos y que éste puede ser mutagénico, es decir, que puede crear cambios genéticos y diversidad que no existía previamente.
Los estudios que realizaron en un hongo llamado 'Cryptococcus' mostraron que el proceso de reproducción sexual puede generar paquetes adicionales de material genético o cromosomas que pueden ser beneficiosos para la supervivencia del organismo.
El descubrimiento, publicado en la edición de Plos Biology, no sólo contribuye a la comprensión de las relaciones sexuales sino que da una idea de cómo los microbios patógenos pueden evolucionar y propagar enfermedades, tales como el brote en curso de 'Cryptococcus' en Canadá y el noroeste del Pacífico de Estados Unidos.
La mayoría de los biólogos creen que el propósito del sexo es crear diversidad en los hijos, una evolución que respalda la diversidad y permite a los organismos adquirir nuevas combinaciones de características para adaptarse a su entorno. Sin embargo, los científicos han quedado perplejos al encontrar que muchos hongos y microorganismos procrean con réplicas exactas, donde el resultado esperado sería más de lo mismo.
El 'Cryptococcus neoformans' es un hongo patógeno global que afecta principalmente a las personas con sistemas inmunes comprometidos, como los pacientes con VIH/sida. Provoca más de 600.000 muertes al año por neumonía criptocócica y meningoencefalitis, lo que representa un tercio de todas las muertes relacionadas con el sida.
Los investigadores han estado interesados en el ciclo sexual de 'Cryptococcus' porque es la única forma en que este hongo patógeno puede producir esporas para infectar a su huésped. A pesar de que cuenta con dos tipos de apareamiento, es decir, a y alpha, la gran mayoría de los hongos que se encuentran en la naturaleza son de la variedad alpha.
Muchos habían asumido que este hallazgo significa que los hongos habían renunciado a encontrar compañeros y recurrieron a la reproducción asexual, hasta que un estudio previo de Joseph Heitman, autor principal del estudio y profesor de Genética molecular y Microbiología de la Facultad de Medicina de la Universidad Duke, con su colaborador Xiaorong Lin mostró que 'Cryptococcus' participa en un fenómeno conocido como reproducción unisexual que afecta al apareamiento de los hongos del mismo tipo.
'Si hay dos genomas idénticos que se unen, el producto final debe ser el mismo que si los hongos se acababan clonando en sí mismos a través de la reproducción asexual', afirmó Heitman, quien lanza la hipótesis de que el sexo puede ser un medio para crear la diversidad genética.
Para probarlo, él y su equipo, crearon el microrganismo de dos maneras diferentes, por reproducción asexual y por reproducción unisexual. A continuación, compararon la descendencia de los ciclos de reproducción y la matriz de partida.
Los científicos hallaron que los descendientes de la reproducción asexual eran esencialmente clones, igual que los demás e igual que los padres, mientras algunos de los descendientes de la reproducción unisexual difieren, tanto en términos de composición genética como de comportamiento. Estas diferencias se deben a un cambio genético distinto llamado aneuploidía, lo que significa tener más que el número normal de cromosomas de ADN de embalaje.
La aneuploidía es bien conocida por ser perjudicial en los seres humanos, causando trastornos genéticos como el síndrome de Down o trisomía 21. Sin embargo, tener un cromosoma extra en realidad puede ser beneficioso en microbios como los 'Cryptococcus', ya que se ha demostrado que confieren resistencia a los medicamentos para el antifúngico fluconazol.
En este estudio, los investigadores descubrieron que la aneuploidía puede conducir a cambios positivos, neutrales o perjudiciales en la condición física de los descendientes. Por ejemplo, la descendencia con una copia extra del cromosoma 9 o 10 se hizo resistente a los medicamentos y fue capaz de superar a sus progenitores cuando se le somete al tratamiento antifúngico.
Heitman y su equipo también utilizó algunas de las crías aneuploides para infectar a modelos experimentales y demostraron que podían ser tan virulentas como el progenitor, lo que sugiere una manera de combinar nuevas propiedades (resistencia a los medicamentos) y antiguas (virulencia).
'Una característica interesante de la aneuploidía es que puede ser temporal, subrayó Heitman. Si en algún momento deja de ser beneficioso, los hongos pueden perder el cromosoma con la misma facilidad que lo ganaron. De hecho, se demostró que si se toma la descendencia aneuploide y se le hace perder sus cromosomas adicionales, también pierde su nuevo poder y vuelve a comportarse como su progenitor'.
El hallazgo clave, según el principal investigador, 'muestra cómo la reproducción unisexual introduce la diversidad genética limitada en poblaciones clonales ya bien adaptadas a un entorno, que puede conducir a brotes de microbios patógenos resistentes a fármacos'.