Transducción bacteriana: definición, proceso y ventajas

Transferencia horizontal de genes

¿Y si pudieras compartir genes con tu mejor amigo? Tal vez quieras su cabello lacio y ojos azules, y tu amiga quiere tu alta estatura y tu agudo sentido del olfato. Sí, probablemente suene como una mala película de ciencia ficción. Pero en el mundo bacteriano, esto es definitivamente posible.

En las bacterias, la transferencia de genes vertical es la transferencia o herencia de material genético de la célula madre (o madre) a la célula descendiente. Este proceso genera efectivamente clones de la célula madre. Por el contrario, la transferencia horizontal de genes describe la capacidad de las células bacterianas para transferir material genético de una célula a otra. Este proceso permite la recombinación genética, o la mezcla de dos piezas diferentes de ADN para generar una nueva secuencia de ADN única. En las bacterias, este proceso es crucial para generar diversidad genética dentro de las poblaciones. En el medio ambiente, las condiciones cambian constantemente y los organismos deben adaptarse a estos cambios para sobrevivir. El uso de la recombinación genética para generar diversidad genética hace posible que organismos como las bacterias se adapten a los cambios ambientales.

Mecanismos de transferencia horizontal de genes

En las bacterias, la transferencia horizontal de genes puede ocurrir de una de estas tres formas:

La primera es la transformación , que es la capacidad de algunas células para absorber el ADN que flota libremente en el medio ambiente. Los científicos no están exactamente seguros de cuántas especies de bacterias tienen esta capacidad, pero sí saben que la transformación natural ha contribuido al éxito de la adaptación y la diversidad de varias especies bacterianas importantes.

El segundo es la conjugación , que permite la transferencia de ADN a través de una estructura llamada pilus de una célula a otra. La conjugación bacteriana se puede comparar con los rituales de apareamiento de otras especies en el sentido de que requiere un contacto directo de célula a célula e implica el intercambio de material genético.

El mecanismo final de la transferencia horizontal de genes es la transducción , que utiliza virus de bacterias para transferir ADN de una célula a otra. La transducción no requiere contacto directo como la conjugación. Y a diferencia de la transformación, necesita un tercero para ayudar a transferir el gen. Exploremos el proceso de transducción para comprender completamente cómo funciona.

Transducción

Todos hemos oído hablar de un vídeo o una imagen que se ha vuelto viral. Bueno, ¿de dónde crees que vino esa idea o metáfora? ¡Naturaleza, por supuesto! Los virus son conocidos por su capacidad para invadir un anfitrión, secuestrar la maquinaria celular del anfitrión y obligarlo a construir millones de copias del virus. Estas copias luego se liberan y continúan atacando nuevos hosts, extendiéndose a través de las poblaciones.

Los virus que infectan a las bacterias se denominan bacteriófagos , que literalmente se traduce como «devoradores de bacterias». A veces, en lugar de simplemente infectar y secuestrar al huésped, el virus recoge y transfiere parte del ADN de la célula huésped. Este proceso es transducción.

Transducción generalizada

Hay dos tipos de transducción. El primero se llama transducción generalizada .

En algunos casos, la interacción del bacteriófago con la bacteria es bastante simple: el virus invade, secuestra al huésped para generar copias de sí mismo y luego mata a la célula huésped haciéndola estallar como un globo (llamado lisis ). Estos nuevos bacteriófagos bebés luego infectan y matan a otras células huésped.

Durante este proceso, el bacteriófago corta el cromosoma del huésped en muchos fragmentos pequeños. Cuando se ensamblan los bacteriófagos bebés, algunos de estos trozos de ADN del huésped pueden empaquetarse accidentalmente en las nuevas partículas virales. Luego se llevan a una nueva célula huésped, donde se inyectan y pueden causar recombinación genética.

Transducción especializada

El segundo tipo de transducción se llama transducción especializada . En este proceso, en lugar de simplemente secuestrar y matar la célula, el ADN viral permanece inactivo incorporándose al cromosoma del ADN bacteriano. La célula huésped sobrevive y continúa creciendo y dividiéndose, pasando el ADN viral incorporado a las células descendientes clonadas. Con el tiempo, en forma de pesadilla, el bacteriófago se reactiva y se libera del genoma de la célula huésped. Luego secuestra la célula para producir nuevos bacteriófagos que lisan la célula huésped y luego infectan células adicionales.

El truco es que, a veces, cuando el virus se separa del genoma del hospedador, se lleva consigo una parte del ADN del hospedador. Una vez que el bacteriófago infecta una nueva célula, el ADN del antiguo anfitrión que se marcó puede recombinarse genéticamente con el nuevo ADN del anfitrión. Cada tipo de virus se inserta en el genoma del huésped en el mismo lugar cada vez. Cuando estos virus se liberan del genoma, por lo general se llevan consigo los genes que se encuentran justo al lado de su lugar de inserción. Esto es diferente a la transducción generalizada, donde el virus puede captar genes aleatorios. Este es el proceso de transducción especializada.

El descubrimiento de la transducción

Quizás se esté preguntando cómo se descubrió la transducción. En 1952, los científicos estaban trabajando con células mutantes de Salmonella.. Se dieron cuenta de que se estaba produciendo una recombinación genética. Tuvieron que descartar los diversos mecanismos de transferencia horizontal de genes. Primero, descartaron la transformación verificando que el cultivo estaba libre de ADN contaminante. Dado que no había contaminación, no había forma de que las bacterias tomaran ADN flotante libremente del medio ambiente. Luego, descartaron la conjugación manteniendo las células aisladas entre sí por una fina membrana. Si las células no podían tocarse, no había forma de que las bacterias se conjugaran. Cuando todavía detectaron la recombinación genética, llegó el momento de investigar un poco. Finalmente, descubrieron las diminutas partículas de bacteriófagos en el cultivo y descubrieron los detalles de la transducción.

Resumen de la lección

Repasemos: la transducción es un mecanismo importante para la transferencia horizontal de genes en bacterias. La transducción se lleva a cabo mediante virus bacterianos llamados bacteriófagos , que infectan y matan a la célula huésped. Hay dos tipos de transducción. La primera es la transducción generalizada , en la que el virus corta al azar el cromosoma del huésped y accidentalmente empaqueta fragmentos del genoma, transfiriéndolos a nuevas células huésped. El segundo es la transducción especializada.y resulta de la inactividad del virus al insertarse en el cromosoma del huésped. En algún momento en el futuro se reactiva, separándose del ADN del huésped y, a veces, llevándose accidentalmente algunos genes del huésped. La transducción parece sacada directamente de la ciencia ficción, pero créanme, ¡es real!

Resultado de la lección

Después de ver esta lección en video, los estudiantes deberían poder:

• Describe la transducción
• Comparar y contrastar la transducción generalizada y especializada.
• Recuerda el descubrimiento de la transducción.

Rodrigo Ricardo Editor y fundador