Los procariotas (bacterias y arqueas) son la forma de vida más abundante en la Tierra. Son unicelulares, carecen de orgánulos rodeados de membranas y no tienen un núcleo verdadero. A diferencia de los eucariotas, los procariotas se reproducen asexualmente mediante fisión binaria, lo que produce descendencia genéticamente idéntica.

Por qué los procariotas necesitan la transferencia genética

Debido a que la reproducción asexual genera poca variación genética, los procariotas dependen de la transferencia horizontal (lateral) de genes para diversificar sus genomas. Tres mecanismos principales (transformación, conjugación y transducción) permiten que el ADN se mueva entre células de la misma generación.

TL;DR

Los procariotas aumentan la diversidad genética mediante transformación, conjugación y transducción. La transducción, mediada por bacteriófagos, es fundamental para la propagación de la resistencia a los antibióticos y las aplicaciones biotecnológicas.

Transducción:Mecanismo e Historia

Descubierta en la década de 1950 por Norman Zinder y Joshua Lederberg mientras estudiaban Salmonella , la transducción permite a los bacteriófagos (fagos) transferir ADN bacteriano de un huésped a otro.

Los fagos se adhieren a una célula bacteriana, inyectan su genoma y secuestran la maquinaria de replicación del huésped para producir nuevas partículas virales. Durante este proceso, fragmentos de ADN del huésped pueden empaquetarse por error en algunas cápsides de fagos. Después de que el huésped se lisa, estos fagos "empaquetados" transportan ADN bacteriano a una nueva célula receptora.

Si el ADN transferido se integra en el cromosoma del receptor, los genes se expresan como si fueran nativos. Debido a que el donante y el receptor son de la misma especie, los rasgos recién adquiridos pueden extenderse rápidamente a través de una población.

Impacto sobre la resistencia a los antibióticos

La transducción puede diseminar genes de resistencia (como los que codifican bombas de eflujo o dianas farmacológicas modificadas) a través de comunidades bacterianas. Una vez que una única célula resistente transfiere su gen, toda la población puede volverse resistente, lo que complica las estrategias de tratamiento.

Transducción en Investigación y Medicina

Más allá de su papel en la resistencia, la transducción controlada es una herramienta valiosa en biología molecular. Los investigadores utilizan la administración de genes mediada por fagos para:

• Crear plásmidos recombinantes para la expresión de proteínas.
• Entregar genes terapéuticos a las células diana.
• Diseñar cepas bacterianas con nuevas capacidades metabólicas.
• Estudiar la función genética en sistemas no bacterianos.

Otros métodos de transferencia horizontal de genes

• Conjugación —Transferencia directa de ADN a través de un pilus sexual; Los plásmidos a menudo median este proceso sin asistencia viral.
• Transformación —Captación de ADN libre del medio ambiente, que puede recombinarse en el cromosoma si es compatible.

En conjunto, estos mecanismos impulsan una rápida evolución y adaptación en los procariotas, permitiéndoles prosperar en diversos nichos ecológicos.