BORG: la secuencia de ADN que «se alimenta» de otras

BORG: la secuencia de ADN que «se alimenta» de otras

La historia de la genética es, comparada con otras disciplinas de la biología como la botánica, relativamente corta. Mientras que en el siglo IV a. C. ya se estudiaban con detenimiento las plantas, Gregor Mendel no comenzaría sus investigaciones sobre el cruzamiento y estudio de la descendencia en guisantes hasta el siglo XIX. Por tanto, no es de extrañar que el ámbito de la genética sea extremadamente fértil en lo que a hallazgos novedosos se refiere, y el hecho de que muchos de ellos estén vinculados a la ciencia básica. Uno de los últimos ha tenido lugar este mismo verano: secuencias de ADN «collage» bautizadas como BORG, descubiertas por un grupo de la Universidad de Berkeley cuyo artículo está aún por publicar

1. Ilustración de ADN y bacterias.

El Hallazgo 

Cuando uno piensa en un genetista se imagina a un científico ataviado con su bata y encerrado en el laboratorio. Sin embargo, el novedoso hallazgo de estas extrañas secuencias de ADN tuvo lugar en un sitio completamente diferente: el barro en el jardín de la casa de la Dra. Jill Banfield. Allí, en su intento de caracterizar las intrincadas relaciones entre los virus y bacterias que habitan en nuestro entorno, el grupo de investigación de la Dra. Banfield tomó muestras de barro para secuenciar, posteriormente, el ADN que allí encontraron. Entre los miles de millones de secuencias genéticas que pudieron analizar, el grupo detectó una intrigante y «solitaria» secuencia de ADN lineal que parecía estar compuesta de múltiples fragmentos de diferentes microorganismos del entorno. Si bien es cierto que las moléculas de ADN libre (también conocidas como Fragmentos Extra Cromosómicos) son más o menos frecuentes, lo particular de esta secuencia es la enorme variedad de fragmentos de otros microorganismos como arqueas, bacterias y organismos eucariotas que parecen componerlaEn palabras de su propia descubridora, estamos ante unas secuencias de ADN «absolutamente fascinantes». 

 

2. Dra. Jill Banfield. Fuente: Universidad de Berkeley

Características de los BORG 

Las secuencias BORG, bautizadas así por los conocidos humanoides híbridos de la serie Star Trek, son fragmentos extracromosómicos lineales de longitud variable. Entre sus características, llama la atención la presencia de genes perfectamente definidos y funcionales, muchos de ellos sin registro previo en las bases de datos científicas y algunos otros procedentes de microorganismos como arqueas y bacterias. Además, los BORG parecen tener la capacidad de autorreplicarse, como parece indicar las secuencias de origen de replicación que contienen a lo largo de su secuencia. Esta capacidad es garantía de éxito en los términos biológicos, pues confiere a los BORG la habilidad de hacer copias de sí mismos y perdurar en el tiempo careciendo de cualquier tipo de estructuras molecular superior. 

Hipótesis sobre su origen y aplicación 

¿Estamos realmente ante una secuencia de ADN «Frankenstein»? Aunque pueda parecerlo, los fragmentos extracromosómicos BORG no son simples aberraciones moleculares que habitan en el barro. Los incipientes estudios sobre estas secuencias, también halladas en la superficie acuática, han encontrado una curiosa coincidencia que podría explicar su función actual: suelen ir acompañados del ADN de Methanoperedens, un tipo de arquea que metaboliza el metano en ausencia de oxígeno con la que comparten gran parte de su estructura genética. ¿Qué implicación tendría esta relación a nivel ecológico? De confirmarse este vínculo, estaríamos ante una posible herramienta genética para regular la producción de uno de los gases responsables del efecto invernadero, pues se ha demostrado que los BORG proporcionan a estos microorganismos una mayor adaptabilidad a los cambios del entorno y una mayor capacidad metabólica. 

3. Microfotografía fluorescente de Methanoperedens. Fuente: Gerrero-Cruz et al. 2018.

El futuro 

Este tipo de hallazgos nos hacen ver la enorme cantidad de información genética que permanece oculta para nosotros en la naturaleza. Existen miles de secuencias de ADN de este tipo en el medio y en nuestro propio organismo, secuencias de las que aún se desconocen sus funciones. El ejemplo más claro es el del ADN repetitivo, que ocupa el 75% de nuestro código genético y que hasta hace poco era erróneamente catalogado como ADN basura. ¿Controlan estas secuencias nuestro desarrollo? ¿Qué papel tienen en la calidad y preservación de nuestra fertilidad? ¿Estamos «a una secuencia» de poder curar enfermedades de origen genético? Estas y otras cuestiones solo pueden ser resueltas desde la investigación básica, con la que estamos fielmente comprometidos en Pronacera. 

Fuentes:  

Nota de prensa en ABC: https://www.abc.es/ciencia/abci-hallan-barro-misteriosa-secuencia-desconcierta-cientificos-202107201331_noticia.html  

Noticia Nature: https://www.nature.com/articles/d41586-021-01947-3 

Artículos:  

[1] Al-Shayeb, B.; Schoelmerich, M.C.; West-Roberts, J.; Valentin-Alvarado, L.E.; Sachdeva, R.; Mullen, S.; Crits-Christoph, A.; Wilkins, M.J.; Williams, K.H.; Doudna, J.A., et al. Borgs are giant extrachromosomal elements with the potential to augment methane oxidation. bioRxiv 2021, 2021.07.10.451761.* 

[2] Guerrero-Cruz, S.; Cremers, G.; Alen, T.A.v.; Camp, H.J.M.O.d.; Jetten, M.S.M.; Rasigraf, O.; Vaksmaa, A.; Müller, V. Response of the Anaerobic Methanotroph &#x201c;<i>Candidatus</i> Methanoperedens nitroreducens&#x201d; to Oxygen Stress. Applied and Environmental Microbiology 2018, 84, e01832-18.