Es conocido que los sistemas evolucionan de simples a más complejos, pero en el caso de las bacterias puede ocurrir lo contrario. Científicos de la Unidad de Genómica Avanzada del Cinvestav (UGA) encontraron que al presentar una pérdida de genes, las bacterias que forman parte de la microbiota oral en mamíferos, en lugar de disminuirse, se fortalecen, ya que su organismo muestra un rápido fenómeno de adaptación enzimático que potencia su proceso evolutivo.

Francisco Barona Gómez y el Grupo de Evolución de la Diversidad Metabólica de UGA pasaron de la hipótesis y el análisis teórico a demostrar con experimentos puntuales lo que ocurre en el proceso de deterioro genómico, algo que antes no se había realizado.

Descubrieron que las enzimas retenidas contribuyen en el mantenimiento del metabolismo al sustituir las acciones de las eliminadas y desarrollar más de una función, acción que se convierte en el motor clave de la estrategia de adaptación de las bacterias.

Barona Gómez considera que esta investigación permitirá apoyar el diseño de antibióticos que puedan inhibir a estas bacterias, utilizando una ruta diferente, ya que se trabajó sobre un modelo que se desarrolla en el microbioma humano, el de la bacteria del género Actinomyces, causantes de caries y otras infecciones. De esta manera será más viable manipular el consorcio bacteriano que habita en una planta o en una persona, porque “ya entendemos a qué tipo de fuerzas evolutivas responden”.

Con este trabajo titulado Evolution of substrate specificity in a retained enzyme driven by gene loss, además de contribuir al entendimiento de los mecanismos evolutivos de las enzimas, se provee de información fundamental para el desarrollo de nuevas estrategias para combatir enfermedades infecciosas, tanto en términos del análisis y manipulación de la microbiota humana, como del desarrollo de nuevos antibióticos cuyo modo de acción involucre la inhibición de enzimas clave.

Gracias a que recurrimos a herramientas e interpretaciones de varias disciplinas como filogenética, genética, genómica, bioquímica, microbiología, biología estructural, pudimos desarrollar una investigación verdaderamente interdisciplinaria, en la que observamos cómo evolucionan las enzimas (catalizadores biológicos) bajo el proceso de pérdida de genes en bacterias del género Actinomyces, dice Barona Gómez.  

En términos más fundamentales, representa el primer ejemplo en bacterias, profundamente caracterizado de los átomos al genoma completo, abriendo la puerta para investigaciones básicas de evolución en otros organismos como plantas y animales, y sus bacterias. 

Este proyecto fue desarrollado desde hace siete años por Ana Lilia Juárez Vázquez, estudiante de doctorado de UGA, bajo la supervisión de Francisco Barona Gómez, y también participaron científicos del Laboratorio Nacional de Argonne, del Departamento de Energía de Estados Unidos, y de la Universidad de Texas.

Los resultados fueron publicados en la revista electrónica eLife, dirigida por el premio Nobel de Medicina 2013 Randy Schekman y financiada por el Instituto Médico Howard Hughes, el Wellcome Trust y el Max Planck, que en la actualidad es el portal más importante para publicar investigación biológica integrativa y multidisciplinaria, por lo es un logro que esta investigación sea la primera liderada por México que se publica en el sitio.

Redacción MD