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Credit: Pixabay/CC0 Public Domain |
Resumen
La oxidación anaeróbica del metano ejerce un control clave sobre las emisiones de gases de efecto invernadero 1, pero los factores que modulan la actividad de los microorganismos que realizan esta función siguen siendo poco explorados. Al estudiar las aguas subterráneas, los sedimentos y el suelo de los humedales en los que se produce la producción y la oxidación de metano, hemos descubierto secuencias de ADN extraordinariamente grandes y diversas que codifican principalmente proteínas hipotéticas. Cuatro genomas completos curados son lineales, de hasta ~1 Mbp de longitud y comparten la organización del genoma, incluyendo la estructura del replicador, largas repeticiones terminales invertidas y repeticiones directas perfectas en tándem únicas en todo el genoma que son intergénicas o generan repeticiones de aminoácidos. Inferimos que se trata de un nuevo tipo de elemento extracromosómico arqueológico con un origen evolutivo distinto. La similitud de las secuencias genéticas, la filogenia y la divergencia local de la composición de las secuencias indican que muchos de sus genes fueron asimilados de las arqueas Methanoperedens que oxidan el metano. Nos referimos a estos elementos como "Borgs". Hemos identificado al menos 19 tipos diferentes de Borg que coexisten con Methanoperedens en cuatro ecosistemas distintos. Los genes Borg amplían la capacidad redox y respiratoria (por ejemplo, grupos de citocromos multiheme), la capacidad de responder a condiciones ambientales cambiantes y probablemente aumentan la capacidad de Methanoperedens para la oxidación del metano (por ejemplo, la metil coenzima M reductasa). Mediante este proceso, los Borgs podrían desempeñar un papel no reconocido hasta ahora en el control de las emisiones de gases de efecto invernadero.
Un equipo de investigadores de la Universidad de California, la Universidad Estatal de Colorado y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley ha descubierto un nuevo tipo de elemento extracromosómico (ECE) que vive en el interior de una arquea metabolizadora de metano. El artículo que describe sus hallazgos está disponible en el servidor de preimpresión bioRxiv.
Los ECE son tipos de ADN que existen fuera de los cromosomas. Entre ellos se encuentran los virus y los plásmidos y, por lo general, confieren alguna ventaja al huésped. En el caso de los virus, los ECEs suelen ayudar a resistir los ataques de las bacterias. En este nuevo estudio, los investigadores buscaban ECEs que pudieran ser útiles para degradar el metano en el suelo, que es un medio para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero en las operaciones agrícolas. Su trabajo consistió en excavar en el suelo y recoger muestras de los organismos que viven en él. Como parte de ese esfuerzo, dieron con un ECE que no habían visto antes. La característica más singular del ECE era su tamaño; las muestras tenían entre 600.000 y 1 millón de pares de bases. Eran tan grandes que tenían casi un tercio de la longitud del ADN de su huésped, una arquea llamada Methanoperedens. Los investigadores también encontraron múltiples variedades del ECE, a las que dieron nombres de colores, como "lila" u "oliva". Hasta la fecha, han encontrado 23 variaciones.
Los investigadores descubrieron que tenía pares de bases distintos en cada extremo de sus hebras y también sitios para la replicación. También encontraron trozos del genoma del huésped en las hebras de la ECE. A continuación, el equipo realizó búsquedas en bases de datos para comparar el nuevo ECE con otros ADN que habitan en el barro y encontró múltiples coincidencias. Los investigadores sugieren que el ECE obtiene fragmentos de ADN de otros organismos con los que se encuentra, lo que les llevó a llamarlo Borg, en honor a los cyborgs de "Star Trek".
Los investigadores observaron que la recolección de fragmentos de ADN de otros organismos requeriría cierto grado de esfuerzo, lo que sugiere que había un propósito. Según su teoría, los Borg buscan y utilizan el ADN que les ayuda a oxidar el metano. Además, proponen que su gran tamaño sugiere que pueden haber existido alguna vez como plásmidos o virus.
Fuentes, créditos y referencias:
Más información: Basem Al-Shayeb et al, Borgs are giant extrachromosomal elements with the potential to augmentation methane oxidation, bioRxiv, (2021). DOI: 10.1101/2021.07.10.451761
Creditos a PhysOrg