L’article «A small microbial genome: the end of a long symbiotic relationship» presenta els resultats més recents d’un projecte més ampli de seqüenciació completa de genomes de bacteris que viuen en simbiosi amb insectes. La simbiosi és un fenomen fascinant que té un protagonisme cabdal en el procés evolutiu, especialment, com assenyala Lynn Margulis, des de l’aparició de les cèl·lules nucleades (o eucariotes) fa uns 2.000 milions d’anys, avantpassats dels actuals protists, fongs, plantes i animals. L’associació d’individus d’espècies diferents per a originar noves espècies (o simbiogènesi) ha d’haver ocorregut molt freqüentment durant la història de la vida. Si se passa de ser aliment (ingerit i digerit) a company de viatge (ingerit i tolerat), si el sedàs de la selecció natural exclou les relacions patogèniques i tamisa les amistats mutuament beneficioses, en resultaran lligams durables segellats pel bescanvi genètic i metabòlic. Fa uns 200 milions d’anys començà una relació íntima entre insectes i bacteris. La infecció bacteriana dels avantpassats dels pugons els resultà especialment beneficiosa: l’insecte xucla la saba de les plantes, molt rica en sucres però notablement escassa en certs aminoàcids i vitamines. Els animals, prou inútils pel que fa a la capacitat metabòlica de sintetitzar tot allò que necessiten les seues cèl·lules, s’han de procurar un aliment variat i ric en nutrients. Una manera d’alleugerir la tasca de buscar-se la vida és carregar-se amb microorganismes que facen de factories metabòliques dins l’organisme. Això és precisament el que ocorregué fa 200 milions d’anys i que va tenir tant d’èxit entre els insectes –o potser precisament per això, aquests insectes xucladors han tingut tant d’èxit en la història evolutiva, qui ho sap.

Un dels sistemes més ben coneguts és el que estudia el grup de la Universitat de València: els pugons i la seua associació amb bacteris, especialment del gènere Buchnera, un bacteri molt proper al famós Escherichia coli que habita en l’intestí humà. Els pugons tenen unes cèl·lules especials (bacteriòcits) carregades de bacteris i aquests són transferits a la descendència constituïnt, generació rere generació, una llarga i ininterrompuda història comuna. Resulta del tot interessant observar que el contingut genètic d’aquests bacteris és molt menor que el que caldria esperar, per comparació amb els bacteris semblants de vida lliure. Aquest és un fenomen remarcable de l’evolució de la simbiosi bacteriana: els genomes s’han reduït extraordinàriament. Pel que sabíem fins ara, amb els exemples ja coneguts (dos dels quals han estat publicats també pel mateix grup de recerca), els bacteris retenen la informació justa per mantenir les seues estructures cel·lulars i les maquinàries de fabricació d’aquells nutrients essencials per a l’insecte. Per l’altra banda, aquest subministra matèries primeres bàsiques i un entorn protegit i sense ensurts, un medi molt estable per a uns bacteris que en el seu passat de vida lliure se les havien de veure amb tot de canvis ambientals. Així, doncs, una relació mutualista ben profitosa per ambdues parts. Des del punt de vista de la investigació més fonamental, la minimització dels genomes ens situa en els límits d’allò just i necessari per a la vida cel·lular, el concepte de genoma mínim per a la vida. També ens podríem entretenir bona estona discutint què és un individu…

El genoma que es publica ara és el d’una Buchnera que viu dins del pulgó del cedre Cinara cedri. Amb les seues 416.380 parelles de bases (pb) és el genoma bacterià més petit que es coneix amb una informació reduïda a 362 gens per a proteïnes. El nostre estimat bacteri intestinal té un genoma amb més de 4,5 milions de pb i l'humà en té 3.000 milions.

Però el més remarcable és que la majoria dels gens que es conserven estan acumulant una quantitat exagerada de canvis, estan evolucionant molt ràpidament. Els autors han fet un estudi d’evolució molecular detallat de tots aquests gens i, amb l’observació que entre les gens perduts s’hi troben aquells responsables de la maquinària de revisió i reparació dels danys genètics, postulen que aquest genoma porta camí de desaparèixer. Aquesta hipòtesi es recolza en el fet que els entomòlegs no han trobat mai un exemplar d’aquests pugons en els quals Buchnera no estiga acompanyada per una segona classe de bacteri del gènere Serratia. Aquest endosimbiont secundari que sempre està present probablement ha entrat en el consorci més recentment i es troba en via de substituir les funcions metabòliques essencials exercides abans per Buchnera. És, tot plegat, la visió d’un fenomen evolutiu en marxa intrigant i sorprenent.

El treball forma part de la tesi doctoral de Vicente Pérez Brocal, codirigida per Rosario Gil i Amparo Latorre. També han participat en l’estudi Silvia Ramos, Araceli Lamelas, Marina Postigo, José Manuel Michelena, Francisco J. Silva i Andrés Moya.

A la foto, un pugó del cedre Cinara cedri.