Los científicos documentan la transferencia de ADN entre los animales y las plantas

El Dr. Claudio Casola, un Texas A & M Cooperativa de Investigación Forestal de la genómica profesor asistente, y su equipo documentaron una transferencia de ADN natural entre los animales y las plantas. Crédito: Universidad de Texas A & M AgriLife foto Comunicaciones

Son muy pocos los casos de transferencias de ADN naturales entre los animales y las plantas están documentados, según un científico de Texas A & M AgriLife Research, pero recientemente su equipo hicieron precisamente eso.

El equipo de investigación encontró un grupo de secuencias de ADN en los pinos, abetos y otras coníferas había sido trasladado a un antepasado de los árboles de los insectos alrededor de hace 340 millones de años, dijo el Dr. Claudio Casola, un profesor asistente de la genómica forestales Cooperativa de Investigación en Texas a & M University ciencia de los ecosistemas y el departamento de gestión de College Station.

"Loblolly pino es un recurso económico importante en todo el sureste de Estados Unidos, incluyendo Texas," dijo Casola. "Ahora mismo estamos empezando a entender las diferentes partes que forman el genoma muy grande de este árbol de pino y otras coníferas.

Xuan Lin, uno de los estudiantes de doctorado de Casola, y el Dr. Nurul Faridi, líder del Departamento de Laboratorio de Citogenética Molecular del Servicio Forestal de Estados Unidos y miembro de la facultad de colaborar, había otros miembros del equipo.

Su trabajo, "Una transferencia horizontal antiguo Trans-Reino de retroelements Penélope-como de los artrópodos a Coníferas", fue publicado recientemente en el Genome Biology and Evolution revista.

"Llamamos a estas secuencias de ADN de coníferas '' Dríadas después de las ninfas de la mitología griega que habitan en los árboles", dijo Casola. "Dríadas son uno de los muchos grupos de secuencias de ADN conocidas como repeticiones de ADN."

Dijo repeticiones de ADN, también conocidos como elementos de transposición, son particularmente buenos para hacer nuevas copias de sí mismos. Como resultado, terminaron formando más de la mitad del genoma en algunas especies, incluyendo coníferas y otras plantas.

"Sabemos por estudios en otras plantas que los elementos de transposición afectar tanto a la actividad y la estructura de los genes, y en última instancia tener un papel en la formación de ciertos rasgos, desde el color de algunas variedades a la forma ovalada de unos tomates."

Dijo que debido a los elementos de transposición conforman una gran cantidad de ADN de las coníferas ', es importante reunir una mejor comprensión de lo que son y cómo influyen los genes de coníferas y rasgos fenotípicos.

"Se puede pensar en los elementos trasladables como 'parásitos genómicos'", explicó Casola. "Se propagan a nuevos genomas especie de virus que se propagan entre las personas. A diferencia de la gripe y otras enfermedades virales, estas infecciones '' genómicas son muy poco frecuentes, pero una vez establecido, que pueden persistir durante millones de años ".

Las similitudes entre algunos elementos de transposición y los virus no son sólo superficiales, dijo. Por ejemplo, los retrovirus, el grupo de virus que incluye el VIH, evolucionó a partir de elementos de transposición hace mucho tiempo.

Por otro lado, dijo Casola, muchos elementos de transposición conocidos como retrovirus endógenos, o ERV, representan "fósiles ADN" de los retrovirus que una vez primates y otros mamíferos infectadas.

"No menos del 8 por ciento de nuestro propio genoma está hecho de ERV," dijo. "Los retrovirus, ERV y otras repeticiones de ADN, tales como secuencias de Penélope-al igual que comparten una manera única de hacer nuevas copias de sí mismos."

En este proceso, una sola repetición de ADN actúa como una plantilla para hacer muchas moléculas llamadas ARN, y estos ARN se transforman de nuevo en igual número de copias de ADN que se cosen especie de vuelta en el genoma del huésped, explicó.

Debido a que la generación de nuevas copias de ADN a partir de ARN se denomina retroposition, elementos de transposición que amplifican a través de este mecanismo se conocen como retroelements, dijo Casola. Al mirar a algunas de las características específicas en el ADN de retroelements, es posible clasificarlos en diferentes familias y subfamilias.

"Dríadas representan una subfamilia de coníferas-específica dentro de la gran familia de Penélope-como retroelements, de ahí el título del manuscrito," dijo Casola. "Antes de que describimos Dríadas, retroelements Penélope-como eran conocidas sólo en los animales.

"Pensamos que Dríadas pudo derivar del retroelements Penélope-como que de alguna manera se introdujeron en los genomas de coníferas hace mucho tiempo", dijo. "Para confirmar que, analizamos computacionalmente las secuencias del genoma de 1.029 especies que ni los animales ni las coníferas.

"Algunas de estas otras especies parecía contener retroelements Penélope-como; Sin embargo, después de las inspecciones exhaustivas de estas secuencias de ADN, llegamos a la conclusión de que eran debido a la contaminación de ADN de los animales o las coníferas ".

Casola dijo que también hicieron una gran cantidad de otros análisis para confirmar que Dríadas no son artefactos y para demostrar que probablemente se derivan de insectos retroelements Penélope parecidos.

"Una de las técnicas utilizadas se llama hibridación in situ fluorescente, o pescado, y se deja de visualizar la posición de las secuencias de ADN en los cromosomas Dryad pino tea," dijo Faridi.

Otros experimentos de laboratorio mostraron que Dríadas no se producen en las plantas estrechamente relacionadas con las coníferas, tales como las cícadas y ginkgo, dijo.

"Esto nos ha ayudado en el momento el origen de Dríadas entre la separación de los antepasados ​​'coníferas de otras plantas y la radiación de los grupos de coníferas modernas se sabe que han ocurrido hace unos 340 millones de años," dijo Casola.

Las consecuencias de la invasión Dríadas para la evolución de coníferas siguen sin estar claros, dijo.

Cuando el ADN se repite como Dríadas amplifican en un genoma, pueden cambiar la estructura de los cromosomas y alterar la actividad de los genes, con posibles consecuencias negativas para el organismo, dijo Casola.

La mayoría de las especies han evolucionado mecanismos genéticos que ralentizan la amplificación de ADN se repite, pero cuando saltan a nuevos genomas de acogida, estos mecanismos de defensa no están en su lugar y sin embargo un nuevo ciclo de amplificación se produce, dijo.

Lo mismo ocurrió en Dríadas probable, lo que generó cientos de miles de nuevos ejemplares en los últimos 340 millones de años, pero ahora parecen tener una actividad relativamente baja, por lo menos en el pino de incienso, dijo Casola.

"Creemos que Dríadas cambió significativamente el paisaje genoma de coníferas ancestrales y posiblemente todavía están introduciendo cambios importantes en el ADN de estos árboles", dijo.

"El siguiente paso en nuestra investigación será entender cómo los cromosomas de coníferas, y especialmente los genes, se vieron afectados por la amplificación de Dríadas desde su invasión de estas plantas", dijo Casola.

"Además, queremos saber si dríadas y otras repeticiones de ADN muestran diferencias entre los árboles de pino de incienso que se asocian con diferencias de rasgos, por ejemplo, la tolerancia sequía y resistencia a las plagas. Ambos aspectos serán el foco de la investigación futura en nuestros laboratorios ".