Casi la mitad del genoma humano está compuesto por parásitos genéticos:transposones, plásmidos, virus y otros elementos genéticos que tienen una cosa en común:no hacen ninguna contribución beneficiosa a sus anfitriones, ya veces puede tener efectos nocivos. Los parásitos genéticos, a veces llamados "genes egoístas", se originaron temprano en la historia de la vida y hoy están presentes en casi todos los organismos vivos.

El descubrimiento de que los parásitos genéticos son tan ubicuos y abundantes es uno de los muchos hallazgos sorprendentes en el campo de la genómica. pero quedan muchas preguntas sin respuesta. Una de las preguntas más básicas es simplemente cómo los parásitos genéticos han logrado persistir durante tanto tiempo, a pesar de la evidencia de que son dañinos en escalas de tiempo evolutivas. Típicamente, la selección natural da como resultado deleciones de genes dañinos, entonces la pregunta principal es, ¿Por qué la selección natural no ha eliminado los parásitos genéticos?

En un nuevo estudio publicado en EPL , los investigadores Jaime Iranzo y Eugene V. Koonin de los Institutos Nacionales de Salud de Bethesda, Maryland, han descubierto que la transferencia horizontal de genes puede ser una de las claves para comprender la persistencia y propagación de parásitos genéticos en escalas de tiempo evolutivas.

En transferencia horizontal de genes (HGT), La información genética se transfiere a un organismo mediante una variedad de mecanismos distintos del proceso tradicional de transferencia de ADN de padres a hijos. Por ejemplo, un organismo puede recibir material genético directamente de otro organismo, incluso uno de una especie diferente, o recoger material genético del entorno circundante. Para los parásitos genéticos, HGT ofrece una forma de infectar nuevos hosts, proporcionando un mecanismo potencial para compensar las pérdidas debidas a la selección natural.

Los primeros estudios han demostrado, sin embargo, que es poco probable que la HGT por sí sola pueda permitir que los parásitos genéticos persistan durante largos períodos de tiempo, asumiendo tasas típicas de HGT. Investigaciones posteriores sugirieron que las fluctuaciones aleatorias en las tasas de HGT podrían permitir la persistencia de algunos parásitos genéticos.

Ahora en el nuevo estudio, los investigadores analizaron grandes cantidades de datos sobre la propagación de parásitos genéticos en poblaciones microbianas, y lo usó para estimar las tasas mínimas de transferencia de HGT requeridas para la supervivencia a largo plazo de los parásitos genéticos. El análisis implicó el uso de modelos matemáticos y genómica comparativa para cuantificar los efectos de varios factores sobre la propagación y persistencia de parásitos genéticos.

Los investigadores encontraron que, aunque la tasa crítica de HGT depende de la fuerza de la selección natural y la tasa de eliminación de genes, las tasas típicas de HGT de parásitos genéticos son generalmente lo suficientemente altas como para garantizar su supervivencia a largo plazo. Los hallazgos proporcionan evidencia de que los parásitos genéticos pueden usar HGT para superar la selección natural y persistir en los genomas de sus huéspedes durante miles de millones de años. Sus resultados también ayudan a explicar por qué los diferentes tipos de parásitos genéticos utilizan diferentes estrategias.

"Al cuantificar el costo de los parásitos genéticos y la tasa mínima de HGT que los parásitos necesitan para persistir, obtuvimos una comprensión fundamental de por qué los genes egoístas difieren en sus estrategias parasitarias, "Dijo Iranzo Phys.org . "Por ejemplo, Los parásitos genéticos que son muy perjudiciales necesitan tasas de HGT muy altas, que solo se puede lograr mediante la evolución de mecanismos autónomos para HGT (el caso de virus y plásmidos conjugativos) o mediante el uso de otro parásito que sea autónomo para HGT (el caso de los módulos de toxina-antitoxina). Parásitos genéticos leves, como los transposones, tener más opciones, como los mecanismos en evolución que les permiten proliferar dentro de los genomas de sus huéspedes ".

Aunque los parásitos genéticos no proporcionan ningún beneficio funcional a sus huéspedes, la competencia entre los primeros organismos vivos y los parásitos genéticos puede haber jugado un papel vital en algunos de los principales eventos evolutivos en la historia de los organismos vivos. Por ejemplo, esta competencia puede haber sido una de las fuerzas impulsoras detrás de la compartimentación celular, así como el origen de las formas de vida multicelulares, y también puede haber hecho a los organismos vivos más resistentes a otras invasiones de parásitos. Comprender la persistencia de los parásitos genéticos tiene implicaciones para comprender estos eventos, así como para ayudar a responder otras preguntas.

"Una extensión natural de nuestro trabajo es estudiar las interacciones entre diferentes clases de parásitos genéticos, "Dijo Iranzo." ¿Cómo afecta la presencia de un parásito genético a la supervivencia a largo (y corto) plazo de otros parásitos genéticos? ¿Qué factores ecológicos y evolutivos promueven la cooperación y / o competencia entre parásitos genéticos? Un segundo enfoque sería capturar la dinámica transitoria observada a escala de múltiples poblaciones y especies, donde los parásitos genéticos parecen estar proliferando en algunas especies y disminuyendo en otras ".

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