Extrañas bibliotecas de genes suplementarios apodados como ADN “Borg” parecen sobrecargar a los microbios que los poseen, dándoles una extraña habilidad para metabolizar materiales en su entorno más rápido que sus competidores.
Al aprender más sobre la forma en que los organismos usan estos paquetes de información extracromosómicos inusuales, los investigadores esperan encontrar nuevas formas de diseñar la vida para reducir las emisiones de metano.
A raíz de un estudio publicado el año pasado (y ahora publicado en Naturaleza), los investigadores han seguido analizando la diversidad de secuencias que los microbios masticadores de metano almacenan en estos depósitos genéticos inusuales en un esfuerzo por aprender más sobre la evolución de la vida.
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Estos Borg genéticos fueron descubiertos en un microbio consumidor de metano llamado Metanooperedensy parece que han podido optimizarse durante milenios para amplificar la capacidad del organismo para absorber metano.
“Imagínese una sola célula que tenga la capacidad de consumir metano”, dice el científico ambiental Kenneth Williams, del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley en California. “Ahora agrega elementos genéticos dentro de esa célula que pueden consumir metano en paralelo y también agrega elementos genéticos que le dan a la célula una mayor capacidad”.
“Básicamente crea una condición para el consumo de metano con esteroides, por así decirlo”.
Los científicos creen que los Borg son una forma de ADN conocida como elemento extracromosómico (CEPE). Estos paquetes de material genético existen fuera de los cromosomas del organismo y están dotados de herramientas que permiten que se produzca la asimilación de genes.
A diferencia de otros ECE, los Borg tienen una estructura lineal en lugar de circular. También son mucho más largos de lo normal. En muestras tomadas de suelo subterráneo, acuíferos y lechos de ríos, el equipo descubrió 19 Borg ECE distintos, incluidas cuatro secuencias completas.
A través de un análisis avanzado del genoma, se reveló que los Borg coinciden con muchos de los genes que metabolizan el metano en Metanooperedens sí mismo. De hecho, algunos Borg tienen todos los mecanismos necesarios para consumir metano por sí mismos, siempre que estén dentro de una célula que pueda expresar los genes de Borg.
Los científicos plantean la hipótesis de que los Borg podrían ser fragmentos sobrantes de una amplia gama de microbios absorbidos por Metanooperedensaunque no todos Metanooperedens microbio contiene Borgs. Una explicación para esto es que los Borg actúan como almacenes de genes metabólicos que solo se necesitan en momentos específicos, como cuando hay mucho metano alrededor.
Eso significaría algo Metanooperedens los microbios pueden ir más allá de su capacidad normal de consumo de metano, gracias a la presencia de Borgs. Sin embargo, todavía hay mucho que descifrar sobre estos fascinantes fragmentos de ADN.
“Existe evidencia de que diferentes tipos de Borgs a veces coexisten en el mismo host Metanopreredens célula,” dice la científica ambiental Jillian Banfield, de la Universidad de California, Berkeley. “Esto abre la posibilidad de que los Borg puedan estar propagando genes entre linajes”.
Los investigadores ahora están examinando de cerca cómo Borgs puede afectar los procesos tanto biológicos (en la forma en que se desarrollan las células) como geológicos (en la forma en que se captura metano adicional del entorno circundante).
Está muy, muy lejos, si es que llegamos allí, pero tal vez algún día, los microbios empaquetados en Borg podrían diseñarse para hacer una mella considerable en las emisiones anuales de metano, un gas que actualmente se estima que representa alrededor del 30 por ciento de calentamiento global impulsado por el hombre.
El trabajo de campo se lleva a cabo en paralelo con el análisis de laboratorio para revelar más sobre cómo funcionan estos extraordinarios Borg y rastrear una historia que podría extenderse potencialmente a miles de millones de años.
“Suponiendo que estos genes aumenten Metanooperedens metabolismo energético o extender las condiciones bajo las cuales pueden funcionar, los Borg pueden tener consecuencias biogeoquímicas de gran alcance, con implicaciones climáticas importantes e imprevistas”, escriben los investigadores en su artículo publicado.
La investigación ha sido publicada en Naturaleza.