TRANSFERENCIA HORIZONTAL DE GENES, SU ACTUACIÓN EN LA

EVOLUCIÓN Y EN LOS ÚLTIMOS DEBATES SOBRE LA INGENIERÍA

GENÉTICA

RENÉ MAURICIO ACOSTA GARAY COD. 2008172417

MARCELA ARAUJO SUPELANO COD. 2008171522

GERMAN MANUEL ESTEBAN HERNANDEZ ALVAREZ COD. 2009283062

GRUPO 03

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA PETRÓLEOS

NEIVA - HUILA

2011

TRANSFERENCIA HORIZONTAL DE GENES, SU ACTUACIÓN EN LA

EVOLUCIÓN Y EN LOS ÚLTIMOS DEBATES SOBRE LA INGENIERÍA

GENÉTICA

RENÉ MAURICIO ACOSTA GARAY COD. 2008172417

MARCELA ARAUJO SUPELANO COD. 2008171522

GERMAN MANUEL ESTEBAN HERNANDEZ ALVAREZ COD. 2009283062

GRUPO 03

LABORATORIO PRESENTADO EN EL CURSO BIOQUÍMICA A:

Ing. EDUARDO PASTRANA BONILLA

UNIVERSIDAD SURCOLOMBIANA

FACULTAD DE INGENIERIA

PROGRAMA PETRÓLEOS

NEIVA - HUILA

2011

TRANSFERENCIA HORIZONTAL DE GENES, SU ACTUACIÓN EN

LA EVOLUCIÓN Y EN LOS ÚLTIMOS DEBATES SOBRE LA

INGENIERÍA GENÉTICA

Hoy por hoy cuando la industria farmacéutica se encuentra en una grave

crisis por la aparición de bacterias con genes resistentes a varios de estos, o

lo que es peor, algunas llegan a ser resistentes incluso a todos; y cuando se

hacen nuevos descubrimientos que pueden cambiar la manera en que

concebimos la forma en que se dio la evolución de los seres vivos. Es

cuando la transferencia horizontal de genes se hace protagonista para dar

respuesta a estos nuevos interrogantes que han surgido en los últimos años.

La transferencia horizontal de genes es la forma mediante la cual se puede

transferir material genético de un organismo a otro sin ser descendiente el

uno del otro, contrario a la transferencia vertical de genes en la que se recibe

material genético de sus ancestros. Es por esta razón que la transferencia

horizontal de genes abre la posibilidad de intercambiar ADN entre especies

diferentes y por esto es considerado uno de los fundamentos de la evolución

procariota; existen tres mecanismos mediante los cuales se puede llevar a

cabo este proceso, uno es la conjugación en el cual para realizar el

intercambio del material genético es necesario un contacto directo entre las

dos células involucradas valiéndose estas de un canal conocido como

comopilus, otro mecanismo es la transducción, en la cual para llevar a cabo

el intercambio de ADN la célula es penetrada por un bacteriófago que se

encargan de introducir el material genético dentro de la célula, y por último se

encuentra la transformación, en el cual la célula se encarga de captar ADN

que se encuentra libre en su entorno. Para que la transferencia se lleve a

cabo con éxito es necesario que el material genético recibido por parte de la

célula logre una correcta estabilización dentro de esta.

Esta forma de transferir material genético es muy común entre especies

bacterianas, aunque también se creía de la existencia de eventos especiales

realizados entre bacterias y células eucariotas; esta idea empezó a cambiar

en los últimos 10 años cuando su acción ha sido reconocida en plantas

complejas y animales. Sin embargo, para las bacterias el hecho de poder

captar ADN de su entorno abre la posibilidad de que se lleve a cabo entre

especies alejadas filogenéticamente y así poder obtener genomas muy

heterogéneos y dinámicos.

Se han acumulado evidencias de que este proceso puede ser muy

generalizado incluyendo a todos los grupos de seres vivos, teniendo como

principales agentes a las bacterias, las cuales mediante endosimbiontes

pueden llevar a cabo la transferencia de material genético con células

eucariotas, lo cual se cree fue realizado con mayor frecuencia en las

primeras etapas de la evolución; algo que refuerza esta teoría es que en la

actualidad se sabe que gran parte de genoma humano se encuentra

constituido por ADN vírico. De igual manera, recientemente se ha

comprobado que este ADN puede ser transcrito entre eucariotas como lo es

el caso de la Wolbachia en insectos, lo cual indica que este material genético

es heredable y por tanto reafirma la hipótesis de que esta es una forma de

diversificación genética que ha dado un gran avance a la evolución.

Luego de conocer que en la actualidad los virus y bacterias aparte de

transferir material genético a células eucariotas, también son considerados

vectores para ayudar al intercambio de genes entre distintos huéspedes,

permiten comprobar que pueden llevarse a cabo en especies muy alejadas

filogenéticamente, y así abrir la puerta a que pueda ser considerado un

mecanismo de evolución aún más grande que la misma recombinación

cromosómica.

El hecho de que la transferencia horizontal de genes sea un fenómeno tan

generalizado en la evolución, tal y como lo hacen parecer datos

recientemente obtenidos, haría incluso poner en duda la actual teoría

evolutiva como se conoce, quitando relevancia al papel de la mutación como

mecanismo para la variación genética y hasta la selección natural como ente

para la consecución del mismo, tal y como lo afirma Sandin. Esto hace

pensar que la selección natural no se realiza por mutaciones llevadas a cabo

al azar sino por la incorporación de nuevos genes a los individuos y por qué

no, aun de genomas completos.

En cuanto al debate entre la ingeniería genética y la crisis en la industria de

fármacos se centra en un punto muy claro y es la transferencia horizontal de

genes desde las plantas transgénicas hasta bacterias; el debate surge

debido a que la mayoría de plantas genéticamente modificadas que hay en el

mercado poseen genes bacterianos resistentes a los antibióticos. Estos

genes como tal no hacen parte de las modificaciones deseables que se

quieren obtener de las plantas, sino que hacen parte del vector que es usado

para este proceso, hecho que hace que las bacterias que se encuentran en

los suelos sean vulnerables a captar estos genes.

Las autoridades que ejercen control sobre la industria de las plantas

genéticamente modificadas no desaprueban la presencia de estos genes

bacterianos con resistencia a antibióticos en estas plantas; su argumento es

que estos son muy comunes en las bacterias que se encuentran en el medio

ambiente, además de que no existe evidencia de dicho proceso entre estas

especies.

El mecanismo de transferencia horizontal de genes que se cree es el más

probable para este caso es la transformación natural, este mecanismo

sugiere que las bacterias pueden obtener ADN libre de su entorno, en el cual

se supone que hay restos de material genético de las plantas y que además

supone contiene genes bacterianos resistentes a la acción de antibióticos. El

ADN que se incorpora puede ser estabilizado mediante recombinación

homóloga en la célula, o mediante algún tipo de recombinación ilegitima.

Mediante experimentos de laboratorio Lorenz y Wackernagel se reconocieron

que más de 40 bacterias de diferentes ambientes son naturalmente

transformables. En las investigaciones acerca de la transformación natural

para este caso se han tomado dos factores claves a la hora de analizar si se

puede llevar a cabo la transformación natural o no; el primero es determinar

que tanto tiempo puede permanecer el ADN en el suelo o en el ambiente en

el que se supone se llevara a cabo el proceso , además de si durante ese

tiempo es apto o no para llevar a cabo la transformación, y en segunda

medida se debe estudiar con qué frecuencia las bacterias se encuentran

dispuestas a integrar este ADN libre de su entorno.

Hay diferentes factores bióticos y abióticos que influyen en la permanencia

del ADN en el suelo, algunos minerales pueden absorber este ADN y hacer

que esté protegido de la degradación, otro factor importante es el pH del

suelo, así como factores tales como la temperatura y la humedad que hace

que este porcentaje de ADN se vea notablemente reducido. La mayor parte

de los análisis de la persistencia del ADN se han llevado a cabo en suelos

estériles y en cambio muy pocos han sido modelando condiciones más

reales siendo realizados en suelos no estériles; la realización de

experimentos en condiciones de suelos no estériles es muy importante

debido a que la presencia de microorganismos hace que la actividad del ADN

se vea directamente afectada.

Aun una mínima cantidad de este ADN transgénico que lograra estabilizarse

en el suelo durante un tiempo, abriría la posibilidad de que se llevara a cabo

dicha transformación natural. En los estudios realizados acerca de que si se

podría llevar a cabo la transformación natural entre ADN de plantas

transgénicas y bacterias del suelo, en ninguno fue posible determinar que se

lograra dicho proceso, esto tal vez, debido al uso de bacterias que eran

deficientemente transformables o debido a que se usaban cadenas

completas de ADN, sin tener en cuenta que para la transformación estas las

bacterias podrían tomar pequeños segmentos de estas cadenas. En dichas

investigaciones se usaron nuevas bacterias para ser estudiados y dieron aun

un paso más adelante, y este fue el hecho de probar en suelos estériles y no

estériles.

Luego de esto se logró establecer que la frecuencia con la que se podrían

llevar a cabo dichas transformaciones era demasiado baja, aunque no se

podían dejar de lado puntos en los cuales podría llevarse a cabo con más

facilidad, tal es el caso del aparato digestivo de los insectos. También se

estableció que el principal factor que determina la realización de la

transformación es el hecho de que la bacteria sea o no competente para

realizar dicho proceso, además de que recientemente se logró determinar

que las bacterias se hacen más competentes para este tipo de procesos

luego de la adición de nutrientes, sin mencionar que los eventos de

transformación natural que se lograron documentar fueron llevados a cabo

en suelo estéril sin obtener ningún resultado en suelos no estériles. Lo

anterior no quiere decir que el proceso de transformación natural entre

bacterias y ADN de plantas transgénicas sea solo un caso hipotético, lo que

en realidad sucede es que no existe la suficiente documentación sobre el

tema que puedan dar una respuesta verídica acerca de este.

Además no todo el peso de la aparición de bacterias resistentes a

antibióticos puede recaer sobre las plantas genéticamente modificadas, la

presión selectiva que se ejerce con el uso excesivo y sin control de muchos

de estos antibióticos puede ser también responsable de esta situación que se

vive en la actualidad.

Muchos estudios se han realizado en este campo, y se ha visto que en los

últimos 50 años la utilización de antibióticos ha modificado las comunidades

bacterianas y esto por el simple hecho de la presión selectiva que se ha

realizado sobre estos, se ha demostrado una relación entre el uso de

antibióticos y el desarrollo de genes resistentes a estos mismos por parte de

las bacterias. ¿Es entonces el uso masivo de antibióticos por parte de la

sociedad lo que ha causado la aparición de bacterias resistentes a

antibióticos?

Debido a que se encontró que los genes bacterianos de resistencia a

antibióticos se encuentran ya dispersos en las poblaciones bacterianas

mediante elementos genéticos móviles como transposones, integrones o

casettes genéticos, y teniendo en cuenta que los sucesos de transformación

natural entre ADN de plantas transgénicas y las bacterias que se encuentran

en el suelo se realizan con una frecuencia demasiado baja, se puede decir

que la crisis de la industria farmacéutica por la aparición de bacterias de

resistencia a antibióticos se debe en mayor parte al uso desmedido y sin

control de estos antibióticos, hecho que sin duda alguna hace que las

comunidades bacterianas sean modificadas y de esta forma ya no ser

vulnerables a ciertos antibióticos.

Aunque no se puede dejar de lado que mediante estos mecanismos de

transferencia horizontal de genes también existe el peligro evidente, aunque

no muy frecuente de la interacción de estos genes con resistencia a

antibióticos con bacterias presentes en los suelos, lo que ocasionaría la

inserción de genes exóticos que podrían ser de alguna manera un riesgo

evidente para los seres humanos. Además del riesgo inminente que acarrea

el hecho de combinar material genético en laboratorios de especies que

nunca llegarían a hacer un intercambio de este, el hecho de la utilización de

vectores que contienen mecanismos infecciosos para sobrepasar las

barreras entre especies, estos mismos vectores hacen que los mecanismos

que actualmente tienen las células para eliminar ADN extraño sean

insuficientes para combatir posibles intrusiones de virus y así hacer que la

transferencia horizontal de genes tenga mayor probabilidad de llevarse a

cabo, esto en pocas palabras significa la creación de vehículos para el

intercambio genético entre todas las especies mediante estos vectores

usados en la ingeniería genética.

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12, D-38104 Braunschweig, Germany 2 Università degli Studi, DISTAM

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International, P.O. Box 16, 6700 Wageningen, The Netherlands4Unigen

and Department of Botany, Norwegian University of Science and

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