De la mosca blanca

Esta es la historia de un secuestro genético que relata cómo fue que una mosca le robó “los superpoderes” a una planta… Es un asunto, que recién pude averiguar gracias a Ricardo, un gran amigo y colega-patólogo, que vive en la vecina isla de Aruba. Esto comienza como en los cuentos infantiles por “once upon a time”. Hace algo más de 35 millones de años tuvo lugar un secuestro genético determinante e inusual…

Resulta que; no sé si ustedes saben, pero las plantas también necesitan defenderse de organismos depredadores y perjudiciales. Ellas disponen de estructuras celulares con capacidades defensivas, para detener a cualquier agente patógeno que se atreva. En el núcleo de las células vegetales, es donde sus cromosomas cuentan con genes que se activan para la defensa, y así, reprogramando su metabolismo, se defenderán. Ese mecanismo es parte de lo que todos conocemos como “la selección natural”.

Conocer cuáles son estos genes R es muy importante porque mediante la “ingeniería genética” se pueden modificar cosechas y hacerlas más resistentes ante condiciones adversas. Existen plantas cultivadas que son “octopoides” con múltiples loci que se distribuyen en diferentes subgenomas; estos pueden reconocerse usando microarrys de RNA (RNAseq) que permiten saber cuáles son los genes involucrados en la defensa contra determinado patógeno. Hoy día, se puede determinar el efecto que tiene un gen que esté siempre activo (sobreexpresión génica) antes de que el patógeno trate de infectar la planta. Se hace introduciendo el gen identificado en plásmidos artificiales derivados del plásmido-Ti procedente de la bacteria Agrobacterium tumefaciens; así podemos transferir genes a plantas.

Bueno, ya me estarán diciendo, pero, bueno… ¿Y qué hay de la mosca? Pues sí, déjeme contarles que hace unos 35 millones de años, un gen de autodefensa pasó de un vegetal a una mosca, y como resultado de este hecho singular, ahora le permite a la mosca ser una plaga inmune a los pesticidas naturales. Ese paso de un ADN- no a los descendientes, sino a compañeros del entorno-, es el primer caso de transferencia genética horizontal observado entre un vegetal y un animal complejo, y… funciona.

O sea que un gen de autodefensa de una planta pasó al interior celular de una mosca blanca y allí adentro se quedó y desde allí se heredó a sus descendientes hasta que a todas ellas se les extendió gratuitamente. Desde ese entonces, la mosca blanca usa su función como un escudo y es capaz de resistir los ataques que muchas plantas lanzan contra muchos de los insectos y en virtud de ese gen, la mosca blanca es una de las plagas más destructivas del mundo.

El salto evolutivo se entiende con el ejemplo presentado por la bióloga rebelde Lynn Margulis (https://bit.ly/3FnfSGL) “Es algo así como ir a una piscina, entrar con los ojos marrones y salir con ojos azules, solo porque has tragado agua” Este es un caso de lo que se conoce como transferencia genética horizontal, pues supone que el paso de material genético no se dirige a los descendientes, como ocurre de la forma tradicional y vertical, sino a sus compañeros del entorno.

La historia del filósofo chino Han Fei, dio origen al término paradoja (en chino: “lanza-escudo”). La historia dice: “En el Reino de Chu vivía un hombre que vendía lanzas y escudos. Mis escudos son tan sólidos —se jactaba—, que nada puede traspasarlos. Mis lanzas son tan agudas que no hay nada que no puedan penetrar. ¿Qué sucedería si una de tus lanzas choca con uno de tus escudos? —le preguntaron. El vendedor no supo qué decir”. La respuesta de la mosca blanca fue robar el escudo.

En algunos casos el resultado es muy habitual entre microorganismos, pero es muchísimo más raro en células como las de plantas, o de animales, y esta viene a ser la primera vez que se describe un salto así y con una función tan evidente entre una planta y un animal. El estudio inaugural se publicó en la revista Cell y, en palabras de Charles Davis, biólogo evolutivo en la Universidad de Harvard, “es realmente genial”.

En los últimos años se ha discutido sobre si las cosas como las narradas aquí se producían realmente en células eucariotas (las de plantas y de animales). Escuchemos la opinión de Luis Boto, biólogo evolutivo del Museo de Ciencias Naturales del CSIC en Madrid que lleva años investigando este tipo de transferencias. “El nuevo estudio demuestra claramente y de forma detallada que puede suceder. Además, por primera vez se comprueba el salto de un rasgo por transferencia horizontal de una planta a un animal, superando las barreras y dotando a este de una defensa frente al material armamentístico de aquella”.

Los pesticidas naturales de muchas plantas reciben el nombre de glucósidos fenólicos, y los investigadores buscaron en el genoma de la mosca algo qué les pudiese estar ayudando a resistir su ataque y el gen que encontraron se llama BtPMaT1. pero… ¡Oh sorpresa! El gen contiene las instrucciones para fabricar una proteína que añade un grupo químico a los pesticidas… ¡Volviéndolos inofensivos!

¿Un gen defensivo en la mosca?... Pero es que este gen no solo no estaba en otros insectos, sino que estos no tenían ni siquiera ningún otro que se le pareciese como para pensar en que la evolución los hubiese ido modificando. ¿De dónde venía, entonces? Nuevamente alguien pensó en nuestras comunes pequeños seres… Francis Mojica en su ordenador, cortando y pegando letras en diferentes bases de datos identificó el origen vírico de las secuencias por el CRISPR. Ahora, los investigadores se lanzaron (https://bit.ly/2PkRw9O) a una búsqueda veloz de secuencias similares a la del gen en multitud de bibliotecas de genomas, y las hallaron.

Las encontraron, sí, pero solo estaban en plantas. La arqueología genómica les ha permitido establecer que el insecto tomó el gen en algún momento hace entre 35 y 80 millones de años y a partir de entonces se extendió. Cómo y de qué planta lo hicieron, no lo saben aún, aunque bien sospechan que podría haber sido a través de un virus… Vieron que el gen estaba integrado en el genoma del insecto, como uno más. Que trabajaba, sobre todo en el intestino, y que funcionaba como habían predicho. A partir de ahí en lugar de esperar a que la evolución pudiera generar y amparar cambios desesperadamente lentos y graduales, la mosca blanca engulló un gen y esquivó miles de años de un bocado. Entró y salió de la piscina de Margulis, lo que representa una muestra de que la evolución si puede incorporar genes de otros organismos y que pueden ayudar a sobrevivir mejor…

Ted Turlings, ecólogo químico de la Universidad de Neuchâtel y coautor del estudio ha dicho: “Este caso es algo extremadamente raro, pero si tenemos en cuenta que hablamos de miles de millones de insectos y plantas interaccionando durante millones de años, se vuelve más posible”. “Es una muestra de que la evolución puede incorporar genes de otros organismos y que pueden ayudar a sobrevivir mejor”,

En realidad, no es el primer caso que se encuentra. Justo unos meses antes, investigadores colombianos describieron otro gen que había saltado de una planta a la propia mosca blanca. La diferencia es que, de momento, no han podido demostrar que esté cumpliendo una función y BtPMaT1 parece que sí lo hace. Los investigadores diseñaron un original experimento para ver hasta qué punto le era útil a la mosca. Generaron una planta de tomate transgénica que produjera un ARN particular, un ARN que inactivara el gen cuando las moscas comieran de ella. A la semana de iniciar el experimento, casi el 100 % habían muerto. En el mismo tiempo, apenas el 20 % de las que comían de una planta normal lo hicieron. El gen les resulta crucial.

La modificación no afectó a otros insectos y animales con quienes la probaron ni a la propia planta, que utiliza el gen para defenderse de sus propias toxinas. Esto es así porque el gen de la mosca se parece mucho al suyo, pero el tiempo lo ha modificado como para ser suficientemente diferente. El ecólogo Jonathan Gersenzhon en la revista Nature señalaría que esto abriría puertas a nuevas formas de controlar las plagas y que “ofrece una oportunidad enorme. Podrías mantener alejadas a las moscas blancas, pero sin dañar a insectos beneficiosos como los polinizadores”.

Maracaibo, lunes 10 de abril el año 2023