Los Borg han aterrizado o, al menos, los investigadores han descubierto a sus hom\u00f3logos aqu\u00ed en la Tierra. Los cient\u00edficos que analizan muestras de sitios embarrados en el oeste de Estados Unidos han encontrado nuevas estructuras de ADN que parecen recolectar y ‘asimilar’ genes de microorganismos en su entorno, al igual que los extraterrestres ficticios de Star Trek ‘Borg’ que asimilan el conocimiento y la tecnolog\u00eda de otras especies.<\/p>\n\n\n\n
Estas hebras de ADN extralargas, que los cient\u00edficos nombraron en honor a los extraterrestres, se unen a una colecci\u00f3n diversa de estructuras gen\u00e9ticas, pl\u00e1smidos circulares, por ejemplo, conocidos como elementos extracromos\u00f3micos (ECE). La mayor\u00eda de los microbios tienen uno o dos cromosomas que codifican su patr\u00f3n gen\u00e9tico primario. Pero pueden albergar, y a menudo compartir entre ellos, muchas ECE distintas. Estos portan genes no esenciales pero \u00fatiles, como los de la resistencia a los antibi\u00f3ticos.<\/p>\n\n\n\n
Los borgs son un tipo de ECE previamente desconocido, \u00fanico y \u201cabsolutamente fascinante\u201d, dice Jill Banfield, geomicrobi\u00f3loga de la Universidad de California, Berkeley. Ella y sus colegas describen su descubrimiento de las estructuras en una preimpresi\u00f3n publicada en el servidor bioRxiv1. El trabajo a\u00fan no ha sido revisado por pares.<\/p>\n\n\n\n
Diferente a todo lo visto antes En los \u00faltimos a\u00f1os, \u201cla gente se ha acostumbrado a las sorpresas en el campo de las ECE\u201d, dice Huang Li, microbi\u00f3logo de la Academia China de Ciencias en Beijing. “Sin embargo, el descubrimiento de Borgs, que sin duda enriquece el concepto de ECE, ha fascinado a muchos en el campo”.<\/p>\n\n\n\n Su gran tama\u00f1o, que var\u00eda entre m\u00e1s de 600.000 y aproximadamente 1 mill\u00f3n de pares de bases de ADN de longitud, es una caracter\u00edstica que distingue a Borgs de muchas otras ECE. De hecho, los Borgs son tan grandes que tienen hasta un tercio de la longitud del cromosoma principal en sus microbios anfitriones, dice Banfield.<\/p>\n\n\n\n Banfield estudia c\u00f3mo los microbios influyen en el ciclo del carbono, incluida la producci\u00f3n y degradaci\u00f3n del metano, un potente gas de efecto invernadero, y en octubre de 2019, ella y sus colegas fueron a buscar ECE que contengan genes involucrados en el ciclo del carbono en los humedales de California. All\u00ed, encontraron los primeros Borgs y luego identificaron 19 tipos diferentes de este y otros sitios similares en Colorado y California.<\/p>\n\n\n\n Los borgs parecen estar asociados con arqueas, que son microorganismos unicelulares distintos de las bacterias. Espec\u00edficamente, los que Banfield y su equipo han descubierto est\u00e1n relacionados con la variedad Methanoperedens<\/em>, que digiere y destruye el metano. Y los genes Borg parecen estar involucrados en este proceso, dice Banfield. Los cient\u00edficos a\u00fan no pueden cultivar Methanoperedens<\/em> en el laboratorio, un desaf\u00edo continuo para muchos microbios, por lo que las conclusiones del equipo de que las arqueas podr\u00edan usar Borgs para el procesamiento de metano se basan solo en datos de secuencia.<\/p>\n\n\n\n \u201cHicieron una observaci\u00f3n interesante\u201d, dice el bi\u00f3logo de sistemas Nitin Baliga, del Instituto de Biolog\u00eda de Sistemas en Seattle, Washington. Pero advierte que cuando los investigadores examinan fragmentos de muchos genomas y los unen, como ha hecho el equipo de Banfield, es posible cometer errores. El hallazgo de Borgs en Methanoperedens <\/em>cultivado ser\u00e1 necesario para que el hallazgo se considere definitivo, agrega.<\/p>\n\n\n\n Costos y beneficios Los borgs parecen albergar muchos genes necesarios para procesos metab\u00f3licos completos, incluida la digesti\u00f3n del metano, dice Banfield. Ella describe estas colecciones como “una caja de herramientas” que podr\u00eda sobrecargar las habilidades de Methanoperedens.<\/p>\n\n\n\n Entonces, \u00bfqu\u00e9 hace que un Borg sea un Borg? Adem\u00e1s de su notable tama\u00f1o, los Borgs comparten varias caracter\u00edsticas estructurales: son lineales, no circulares como lo son muchas ECE, han reflejado secuencias repetitivas en cada extremo de la hebra; y tienen muchas otras secuencias repetitivas tanto dentro como entre los presuntos genes.<\/p>\n\n\n\n Individualmente, estas caracter\u00edsticas de Borgs pueden superponerse con las que se ven en otras ECE grandes, como elementos en ciertas arqueas amantes de la sal, por lo que Baliga dice que la novedad de Borgs todav\u00eda es discutible en esta etapa. Los borgs tambi\u00e9n se asemejan a pl\u00e1smidos lineales gigantes que se encuentran en Actinobacteria que habita en el suelo, dice Juli\u00e1n Rafael Dib, microbi\u00f3logo de la Planta Piloto de Procesos Industriales Microbiol\u00f3gicos en Tucum\u00e1n, Argentina.<\/p>\n\n\n\n Banfield responde que, aunque las caracter\u00edsticas individuales de Borgs se han visto antes, “el tama\u00f1o, la combinaci\u00f3n y la carga gen\u00e9tica metab\u00f3lica” es lo que los hace diferentes. Ella especula que alguna vez fueron microbios completos, y fueron asimilados por Methanoperedens de la misma manera que las c\u00e9lulas eucariotas ganaron mitocondrias generadoras de energ\u00eda al asimilar bacterias de vida libre.<\/p>\n\n\n\n Ahora que los cient\u00edficos saben qu\u00e9 buscar, podr\u00edan encontrar m\u00e1s Borgs examinando datos antiguos, dice Baker, quien sol\u00eda trabajar en el laboratorio de Banfield. Cree que ya podr\u00eda haber descubierto algunos candidatos en su propia base de datos gen\u00e9tica desde que se public\u00f3 la preimpresi\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n La resistencia es in\u00fatil El equipo de Banfield ahora est\u00e1 investigando la funci\u00f3n de Borgs y el papel de sus repeticiones de ADN. Las repeticiones son importantes para los microbios: las repeticiones estructuradas de manera diferente llamadas CRISPR son fragmentos de c\u00f3digo gen\u00e9tico de virus que los microbios incorporan a su propio ADN para “recordar” los pat\u00f3genos para poder defenderse de ellos en el futuro.<\/p>\n\n\n\n CRISPR y sus prote\u00ednas asociadas han sido de gran ayuda para la biotecnolog\u00eda porque se han adaptado a una poderosa t\u00e9cnica de edici\u00f3n de genes, lo que sugiere que los genomas de Borg tambi\u00e9n podr\u00edan producir herramientas \u00fatiles. “Podr\u00eda ser tan importante e interesante como CRISPR, pero creo que ser\u00e1 algo nuevo”, dice Banfield, que colabora en futuras investigaciones con su coautora de preimpresiones, Jennifer Doudna, pionera de la edici\u00f3n de genes basada en CRISPR. en la Universidad de California.<\/p>\n\n\n\n Una aplicaci\u00f3n potencial que los investigadores ven para Borgs podr\u00eda ser una ayuda en la lucha contra el cambio clim\u00e1tico. Fomentar el crecimiento de microbios que los contienen podr\u00eda, quiz\u00e1s, reducir las emisiones de metano generadas por las arqueas que viven en el suelo, que suman aproximadamente 1 gigatonelada a nivel mundial cada a\u00f1o. Ser\u00eda arriesgado hacer esto en humedales naturales, dice Banfield, pero podr\u00eda ser apropiado en sitios agr\u00edcolas. Entonces, como primer paso, su grupo ahora est\u00e1 cazando Borgs en los arrozales de California.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Los borgs son estructuras de ADN “no como ninguna que se haya visto antes”, dice Brett Baker, microbi\u00f3logo de la Universidad de Texas en Austin. Otros cient\u00edficos est\u00e1n de acuerdo en que el hallazgo es emocionante, pero se han preguntado si los Borgs son realmente \u00fanicos y han observado similitudes entre ellos y otras ECE grandes.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Suponiendo que los Borgs sean reales, mantener una ECE tan masiva ser\u00eda costoso para Methanoperedens<\/em>, dicen Banfield y sus colegas, por lo que las estructuras del ADN deben proporcionar alg\u00fan beneficio. Para saber qu\u00e9 podr\u00eda ser, los investigadores analizaron las secuencias de cientos de genes Borg y las compararon con genes conocidos.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Al analizar el genoma de Borg, Banfield y sus colegas tambi\u00e9n vieron caracter\u00edsticas que sugieren que los Borgs han asimilado genes de diversas fuentes, incluido el cromosoma principal de Methanoperedens<\/em>, dice Banfield. Este potencial para “asimilar” genes llev\u00f3 a su hijo a proponer el nombre “Borg” durante la cena de Acci\u00f3n de Gracias en 2020.<\/p>\n\n\n\n