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Genómica evolutiva y el desarrollo de herramientas para el
estudio de endosimbiontes de insectos
Mariana Reyes-Prieto, Carlos Vargas-Chávez, Amparo Latorre, Andrés
Moya. Institut Cavanilles de Biodiversitat i Biologia Evolutiva, Departament
de Genètica Evolutiva, Universitat de València C/ Catedrático José Beltrán nº
2, 46980, Paterna, València, España
La simbiosis es una fuerza evolutiva creativa que confiere nuevas capacidades a los organismos
involucrados en dicha asociación y que, ocasionalmente, permite su expansión a nuevos nichos
ecológicos. Esta asociación conlleva alteraciones más o menos complejas en los organismos
implicados, incluyendo la adaptación de sus membranas, el equilibrio en la genética de sus
poblaciones, las presiones selectivas actuando de forma diferente sobre los miembros de un
consorcio, por citar algunas. Cuando las bacterias de vida libre se vuelven endosimbióticas sufren
un proceso llamado “síndrome de reducción genómica” que consiste en la pérdida de información
genética, debido a la inexistencia de recombinación o de transferencia génica horizontal y, por
encontrarse en un ambiente estable y metabólicamente rico donde muchas de sus funciones se
vuelven dispensables y/o redundantes (1).
En insectos, las bacterias endosimbióticas proveen los ejemplos más extremos de reducción
genómica. Estas bacterias sufren una evolución acelerada a nivel nucleotídico, con un sesgo
composicional de nucleótidos, y frecuencias muy altas de AT. Estos genomas de endosimbiontes
con conjuntos de genes tan diminutos asemejan a mitocondrias y cloroplastos en términos de
número de genes, perdiendo genes que se consideran esenciales para bacterias de vida libre. Los
datos génicos de esas bacterias se han mostrado fundamentales para propuestas teóricas de células
mínimas e incluso de estructuras subcelulares a las que hemos denominado “simbiónulos” (2).
Gracias a la tecnología de secuenciación masiva de última generación podemos estudiar un número
de organismos mucho mayor con el fin de evaluar la dinámica de la erosión genómica, el nivel al
que las tasas mutacionales se ha elevado, la efectividad de la selección sobre las mutaciones
deletéreas, la naturaleza de los eventos mutacionales que conllevan la pérdida del material genético
y de las funciones metabólicas en estos microorganismos. Por está razón, y para efectuar los análisis
evolutivos para contestar algunas de estas preguntas, nos hemos dado a la tarea de crear una base de
datos específica para interacciones hospedador-simbionte. Nos hemos centrado en las bacterias
simbiontes con genomas totalmente secuenciados.
Con la creación de nuevas herramientas bioinformáticas y el análisis de los endosimbiontes con
genomas muy reducidos, particularmente en insectos, pretendemos contribuir al concepto de célula
mínima, al repertorio de genes que son necesarios para la vida independiente, al concepto de
genomas mínimos, al origen de orgánulos celulares y simbiónulos, así como al papel que la
simbiosis juega en la evolución dado que la microbiota asociada a los hospedadores eucariotas es
más importante para su evolución de lo que se pensaba.
1. Moya A, Peretó J, Gil R, Latorre A. Learning how to live together: genomic insights into
prokaryote-animal symbioses. 2008. Nature Reviews Genetics 9, 218-229.
2. Reyes-Prieto M, Latorre A, Moya A. Scanty microbes, the 'symbionelle' concept. Environ
Microbiol. 2013 Aug 22. doi: 10.1111/1462-2920.12220.