En la naturaleza, todos somos uno.

Transferencia horizontal de genes.

En la Naturaleza no hay superior ni inferior, ni cosas accesorias y principales. En la cadena de la vida todos los eslabones son igualmente valiosos, porque todos resultan igualmente necesarios. Juzgamos pequeño lo que vemos de lejos o no sabemos ver.

Santiago Ramón y Cajal.

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Resulta cuanto menos sorprendente en un mundo en el que nos han enseñado que sólo los más aptos sobreviven, dejan sus ventajas a la descendencia y sólo ellos pueden evolucionar, comprobar como compartir información entre especies, es un mecanismo real de adaptación al entorno, que se da con una frecuencia abrumadora tanto en invertebrados, como en vertebrados y plantas (1).

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Si la biología tuviese como motor a los más aptos regidos por la competencia, jamás se darían fenómenos de transferencia horizontal de genes. Y es que los que dominan el relato en la ciencia ortodoxa, nos han enseñado a pensar de forma muy reduccionista, destructiva y utilizando anécdotas, en vez de procesos que tienen lugar de forma generalizada y empírica.

La transferencia horizontal de genes, es un fenómeno en el que diferentes especies comparten información genética, sin que ningún evento reproductivo medie. La reproducción se entiende como una transferencia vertical de genes, para que nos hagamos una idea. Y es que heredar, no es la única manera de conseguir nuevas propiedades como ser vivo.

La transferencia horizontal está mediada por virus, que son los únicos que pueden insertar fragmentos de información en los genomas y que contienen en cápsides segmentos funcionales de información genética a modo de ARN o ADN, de cadenas dobles o simples, negativas o positivas. Los virus son las entidades biológicas, porque no están vivos, que contienen información genética de las formas más diversas conocidas. Con abundancias de hasta 10⁷ virus por mililitro de agua de mar, 10⁹ virus por gramo de sedimento marino y suelo en ambientes terrestres. Son, por tanto, el mayor reservorio de genes del planeta (2). Como no tienen orgánulos, es la célula o la bacteria, la que obligatoriamente los sintetiza, por lo que la versión clásica de malvados invasores parásitos de células, es poco más que una interpretación torticera. El virus no puede moverse, ni copiarse a sí mismo, sólo pueden contener información y fluir por los ecosistemas de forma pasiva, como pequeños cristales. Allí donde se encuentran con las bacterias, de las que hay también millones por gramo de sustrato, interactúan con ellas (más bien, las bacterias utilizan a los virus).

Los virus quizás, sean los reservorios de material genético que bacterias y células dejan disponibles en el medio para poder utilizar esa información cuando haga falta. Y es que para que nos hagamos una idea de lo importantes que son haciendo esta tarea, fueron ellos, los virus, los que insertaron los genes de la fotosíntesis en las bacterias, dotándolas con la capacidad de producir el oxígeno que respiramos, lo que hizo de nuestro planeta un lugar habitable (3). Pero es que los ciclos del nitrógeno, del carbono o del azufre vitales para que los ecosistemas funcionen, tienen lugar gracias a la transferencia horizontal de genes del metabolismo de estas sustancias, mediado por virus (4), (5), (6).

A nivel biogeoquímico, no se entiende la biología del planeta sin estas transferencias virales de genes. Y es que son las instrucciones necesarias para que todo funcione, de hecho el paso de procariota como las bacterias, a eucariota, como son nuestras células, tuvo lugar gracias a este proceso que dotó a ciertas bacterias con la capacidad de la innovación biológica que hizo posible la multicelularidad (7).

Gracias a la adquisición de genes virales como la inserción en los genomas del denominado HERV W, fue posible la placentación en mamíferos y por tanto, que un nuevo ser vivo pueda crecer en el vientre de su madre (8). ¡El nacimiento de bebés del vientre materno, fue gracias a un virus! Qué pocas veces leeréis estos datos. Ya sabéis que interesa que creamos que los virus son malos y tienen planes igualmente malvados de invasión contagiosa, pese a no estar si quiera vivos y participar activamente en todos los procesos de la vida.

Continuando con ejemplos maravillosos, en las orquídeas insecto, la propiedad de parecerse a sus polinizadores guarda el secreto de la transferencia de genes mediada por virus (9), que debieron viajar del insecto a la planta y al revés, a través de sus virus y bacterias. Es complicado (por no decir imposible) que por azar una planta sea tan parecida a su polinizador que éste la confunda con una hembra de su especie, tan bien conseguida, que hasta acaba copulando con la flor. Pero es que se sabe, que estas evolucionadas plantas necesitan un hongo en la raíz para sobrevivir al invierno, ya que en esa estación se encuentran formando bulbos bajo la tierra y parece que entre los hongos y la planta también ha habido transferencia de genes, ¡qué bonito es compartir! El hongo se aprovecha de la fotosíntesis y la planta del nitrógeno de su compañero y todos viven en armonía (10).

Los ciudadanos japoneses consumidores de algas, adquirieron de una de ellas: la especie marina Zobellia galactanivorans los genes para que sus bacterias intestinales del género Bacteroides pudiesen metabolizar las algas (11) y existen en el mundo anfibios como el tritón Ambystoma maculatum, que se fusiona durante el desarrollo embrionario con las algas Oophila amblystomatis, que entran en sus células dotándolas de la capacidad de hacer la fotosíntesis (12) ¡Increíble para una salamandra! Pero quizás el caso más bello sea el de la babosa de mar Elysia chlorotica que adquiere plástidos por ingestión de su fuente de alimento de algas Vaucheria litorea, dotándola con las capacidades y el aspecto de las plantas (13).

Los maravillosos insectos hoja o los reptiles que se parecen a la corteza de un árbol con su musgo incorporado, son más ejemplos de como es posible que los seres vivos compartan soluciones que la naturaleza ya tiene escritas y guardadas, dentro de los virus.

Resulta evidente, que las mismas soluciones que la naturaleza utiliza para que algunas formas de vida se adapten mejor al entorno, están disponibles para utilizar por parte de otras y es que es la cooperación, la que realmente rige todo en nuestro planeta. Sin la fusión de virus y bacterias, ni siquiera las propias células eucariotas, que son las que tenemos todos los seres pluricelulares, habrían tenido lugar. ¡El propio ADN es gracias a los virus! (14) Y es en esta maravillosa forma de compartir, donde de verdad se observa la compleja y excepcional belleza de la maravillosa vida.

Ni el azar, ni la competencia habrían podido generar esta inmensa variedad y resulta del todo imposible elegir al más apto de entre estas bellas criaturas, porque no existe; ni ese único prodigio ¡Lo prodigioso es la vida!, ni un seleccionador natural. La selección sólo está en las granjas y jamás conduce a la evolución, si no a formas aberrantes que no se dan en la naturaleza, donde la perfección es la norma.

Cada día está más claro que son estos fenómenos de transferencia de información, los que impulsan el cambio evolutivo. Se convierte por tanto en una misión de extrema urgencia, un cambio en ese viejo paradigma creado por dos curas anglicanos del siglo XIX, Malthus y Darwin, que tanto daño ha hecho a la Biología y que tanto ha distorsionado la visión por parte de la sociedad, de la bella naturaleza. Tanto, que ha transformando a biomoléculas inertes, como los virus, en enemigos a combatir. ¡Psicótico!

Sin duda alguna, la transferencia horizontal de genes nos recuerda que todos somos uno en la Tierra, todos imprescindibles para que el ciclo de la vida no cese su excepcional actividad.

REFERENCIAS.

1. Alastair Crisp, Chiara Boschetti, Malcolm Perry, Alan Tunnacliffe & Gos Micklem 2015 Expression of multiple horizontally acquired genes is a hallmark of both vertebrate and invertebrate genomes. Genome Biology volume 16: 50
2. Joaquín Martínez Martínez, Brandon K Swan & William H Wilson, 2014. Marine viruses, a genetic reservoir revealed by targeted viromics. The ISME Journal volume 8, pages 1079–1088
3. Charles Choi, 2005. Virus may aid photosynthesis. The Scientist.
4. Henk Bolhuis, Ina Severin, Veronique Confurius-Guns, Ute I A Wollenzien, Lucas J Stal. 2010. Horizontal transfer of the nitrogen fixation gene cluster in the cyanobacterium Microcoleus chthonoplastes. The ISME Journal 4(1):121-30. doi: 10.1038/ismej.2009.99.
5. Adrien Assié, et al. 2019. Horizontal acquisition of a patchwork Calvin cycle by symbiotic and free-living Campylobacterota (formerly Epsilonproteobacteria). The ISME Journal volume 14, pages104 – 122.
6. Nicola J Patron, Dion G Durnford, Stanislav Kopriva, 2008. Sulfate assimilation in eukaryotes: fusions, relocations and lateral transfers. BMC Ecology and Evolution 4;8:39. doi: 10.1186/1471-2148-8-39.
7. Eugene V Koonin, Tatiana G Senkevich & Valerian V Dolja, 2006. The ancient Virus World and evolution of cells. Biology Direct volume 1, Article number: 29.
8. Jean-Louis Frendo et al. 2003. Direct Involvement of HERV-W Env Glycoprotein in Human Trophoblast Cell Fusion and Differentiation. Molecular and Cellular Biology Vol. 23, No. 10.
9. Pragya Tiwari & Hanhong Bae, 2020. Horizontal Gene Transfer and Endophytes: An Implication for the Acquisition of Novel Traits. Plants 9 (3), 305; https://doi.org/10.3390/plants9030305
10. Brandon T. Sinn & Craig F Barrett, 2020. Ancient Mitochondrial Gene Transfer between Fungi and the Orchids. ResearchGate 37(1):44-57.
11. Jan-Hendrik Hehemann, Gaëlle Correc, Tristan Barbeyron, William Helbert, Mirjam Czjzek & Gurvan Michel, 2010. Transfer of carbohydrate-active enzymes from marine bacteria to Japanese gut microbiota. Nature 464, pages908–912.
12. A. John Gatz, Jr. 1973. Algal entry into the eggs of Ambystoma maculatum. Journal of Herpetology. Vol. 7, No. 2 pp. 137-138
13. Mary E. Rumphoa, et al. 2010. Horizontal gene transfer of the algal nuclear gene psbO to the photosynthetic sea slug Elysia chlorotica. PNAS 18, 105 (46) 17867-17871.
14. Carl Zimmer, 2006. Did DNA Come From Viruses? Science. Vol 312, Issue 5775 pp. 870-872 DOI: 10.1126/science.312.5775.870