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| Los investigadores del laboratorio de Coleen Murphy en la Universidad de Princeton han descubierto que los gusanos madre que se encuentran con la Pseudomonas aeruginosa patógena en su entorno aprenden a evitar la bacteria mediante un mecanismo que implica al retrotransposón Cer1. Cer1 también es necesario para que la descendencia de los gusanos herede el comportamiento de evitación, y su liberación en el entorno puede transferir el comportamiento de evitación a gusanos ingenuos. Imagen por cortesía del laboratorio Murphy. Crédito: laboratorio Murphy |
Cuando un organismo se encuentra con una amenaza en su entorno, le conviene advertir a los demás del peligro. El microscópico gusano redondo C. elegans encuentra regularmente peligros en su entorno, como la bacteria patógena P. aeruginosa, que parece una fuente de alimento atractiva pero que puede enfermar a los gusanos si la ingieren. El C. elegans no está equipado para gritar advertencias como lo haría un humano, pero un nuevo trabajo realizado por investigadores del laboratorio de la investigadora de Princeton Coleen Murphy muestra que los gusanos que se encuentran con la P. aeruginosa pueden ayudar a otros a evitar el peligro, e identifica una parte crucial del mecanismo por el que esto se hace.
En un trabajo anterior, el laboratorio de Murphy descubrió que las lombrices madre que enferman de P. aeruginosa aprenden a evitar la bacteria y que pueden imprimir este comportamiento de evitación a su descendencia durante las cuatro generaciones siguientes. Los gusanos madre que han comido P. aeruginosa absorben un pequeño ARN bacteriano llamado P11 a través de sus intestinos, lo que provoca una señal en las células reproductoras de la línea germinal del gusano que se transmite a una neurona que controla el comportamiento. Posteriormente, el nuevo comportamiento se transmite a la futura progenie a través de los cambios realizados en las células de la línea germinal. En su nuevo trabajo, los coautores Rebecca Moore, Rachel Kaletsky y Chen Lesnik y sus colegas demuestran que el comportamiento de evitación también puede transmitirse de gusanos entrenados a otros gusanos adultos ingenuos.
"Descubrimos que un gusano puede aprender a evitar esta bacteria patógena y si trituramos ese gusano, o incluso sólo utilizamos el medio en el que nadan los gusanos, y damos ese medio o el lisado del gusano triturado a gusanos ingenuos, esos gusanos ahora 'aprenden' a evitar el patógeno también", explica Murphy.
Este hallazgo sugiere que los gusanos segregan alguna señal que, al ser captada por otros gusanos, puede modificar su comportamiento. Curiosamente, la progenie de los gusanos "educados" por la recepción de esta señal también evita la P. aeruginosa patógena durante las cuatro generaciones siguientes. Esto sugiere que la señal secretada pone en marcha la misma vía de aprendizaje en los gusanos receptores que en los expuestos directamente al patógeno. El grupo de Murphy trató de identificar la señal secretada.
"Lo que descubrimos es que un retrotransposón llamado Cer1 que forma partículas de tipo viral parece transportar una memoria no sólo entre tejidos (desde la línea germinal del gusano hasta sus neuronas) sino también entre individuos", dice Murphy.
Un retrotransposón es un elemento genético, similar a un virus, que se ha insertado en el ADN de un animal huésped. Los investigadores descubrieron que Cer1 está presente en el ADN de las células de la línea germinal de los gusanos, y que los gusanos madre en los que se eliminó el retrotransposón mediante interferencia de ARN no podían aprender a evitar a P. aeruginosa mediante la exposición a P11, transmitir el comportamiento de evitación a la descendencia o educar a los gusanos cercanos. Además, los gusanos receptores adultos necesitaban que Cer1 estuviera presente en su genoma para aprender a evitar el patógeno. Los autores descubrieron que dos cepas de gusanos salvajes que carecen naturalmente de Cer1 son incapaces de hacer estas cosas, lo que sugiere que en estas cepas, Cer1 es necesario para establecer, transmitir y recibir este comportamiento de evitación.
"Creemos que Cer1 puede dar a los gusanos una ventaja en su batalla con los patógenos, aunque adquirir Cer1 en su genoma puede ser deletéreo para el gusano en condiciones no patógenas", dice Murphy.
"Los hallazgos de Murphy et al. son provocativos", dice Craig Mello, profesor de medicina molecular en la Universidad de Massachusetts y codescubridor de la interferencia del ARN. "Se trata de otro episodio intrigante en un número creciente de estudios que han implicado a las señales sistémicas de ARN en la influencia del comportamiento de forma transgeneracional y, si este estudio es correcto, ahora incluso horizontal".
Aunque otros estudios han demostrado que animales como la babosa marina Aplysia son capaces de transferir recuerdos entre individuos, el trabajo de Moore, Kaletsky, Lesnik y sus colegas es el primero en sugerir un mecanismo por el cual dicha transferencia puede ocurrir en la naturaleza. Sin embargo, este estudio también plantea una serie de cuestiones urgentes. Por ejemplo, como señala Mello, ahora está bien establecido que los gusanos utilizan señales de ARN para transmitir información a la descendencia, pero actualmente no está claro qué aporta Cer1 a esta vía.
"¿Por qué necesitaría el animal el virus para pasar señales a la descendencia?" se pregunta Mello. "¿Qué se transfiere exactamente?".
Para demostrar una relación evolucionada entre los gusanos y el retroelemento Cer1, dice Mello, será importante llenar estas lagunas en la comprensión. Esto es precisamente lo que el grupo de Murphy está trabajando ahora.
Fuentes, créditos y referencias:
Rebecca S. Moore et al, The role of the Cer1 transposon in horizontal transfer of transgenerational memory, Cell (2021). DOI: 10.1016/j.cell.2021.07.022