NeoFronteras

Algunas bacterias pueden transformarse en una variedad más virulenta sin que haya cambios en su ADN. Unos científicos muestran cómo las bacterias pueden hacer esto y sugieren que podría ser de la misma manera en la cual evolucionaron los primeros organismos de la Tierra hace miles de millones de años.

Para iniciar muchas funciones las bacterias dependen enteramente de una forma primitiva de ARN. De este modo el ARN no sería un simple intermediario entre el ADN y las proteínas.
Las proteínas son las encargadas de casi todas las funciones de la célula, pero algunos científicos como Ronald Breaker de la Universidad de Yale, creen que no siempre fue así y que en el pasado el ARN jugó un papel mucho más importante en la regulación de la actividad celular.
Un nuevo estudio publicado en Science ilustra que al menos ciertas bacterias no necesitan de proteínas para efectuar ciertos cambios celulares fundamentales. Según Breaker esto podría haber sido común en la Tierra de hace 4000 millones de años.
¿Cómo pudo el ARN disparar cambios en las células antiguas sin la mediación de las proteínas de las células modernas? En este caso incluso si no hay proteínas no hay problema, según Breaker.
El laboratorio de este investigador han solucionado un misterio que se mantenía desde hace décadas mediante la descripción de pequeñas moléculas de ARN denominadas cyclic di-GMP. Estas moléculas son capaces de encender y apagar genes. Este proceso determina si las bacterias nadan o permanecen estacionarias o si permanecen solitarias o se juntan con otras bacterias para formar colonias llamadas biofilms. Así por ejemplo, en la bacteria del cólera (Vibrio cholerae) estas moléculas detienen la producción de proteínas que las bacterias usan para atacar el intestino humano.
Estas moléculas de ARN, compuestas de sólo dos nucleótidos, activan una estructura grande de ARN denominadas riboswitchs. Estos investigadores descubrieron los riboswitchs hace seis años y desde entonces han mostrado que regulan una cantidad significativa de actividad biológica.
Los riboswitch pueden decidir por su cuenta qué genes de la célula activar, una habilidad que se creía exclusiva de las proteínas.
Breaker ha sintetizado riboswitchs en su laboratorio y predicho que esas estructuras serían encontradas en la Naturaleza. Desde 2002 casi 20 clases de riboswitchs han sido descubiertas, la mayor parte de ellos ocultos en regiones no codificantes de ADN (lo que se vino a llamar ADN basura).
«Predijimos que debería de haber una ‘ciudad de ARN’ allí en la ‘jungla’ y fuimos para allá y la encontramos», dijo Breaker
Que las bacterias usen el ARN para disparar grandes cambios sin que las proteínas se vean implicadas resuelve una de las grandes cuestiones acerca del origen de la vida: si se necesitan proteínas para llevar a cabo funciones biológicas y se necesita ADN para hacer esas proteínas ¿cómo surgió entonces el ADN?
La respuesta es lo que Breaker y otros investigadores denominan mundo ARN. Creen que hace miles de millones de años, las primeras formas de vida fueron hebras simples de los nucleótidos que componen el ARN y que soportaban funciones celulares complejas que ahora realizan las proteínas. Los riboswitchs son altamente conservados en las bacterias, ilustrando, según Breaker, la importancia que tenían para sus ancestros.
Comprender cómo este mecanismo de ARN funciona también podría facilitar el hallazgo de nuevos tratamientos. Así por ejemplo, se podría usar una molécula que imite el cyclic di-GMP para desarmar o deshabilitar el proceso infeccioso de ciertas bacterias como la del cólera.

Fuentes y referencias:
Nota de prensa en Yale University.
Artículo original (resumen).
Foto: modelo de riboswitch. Derechos: Breaker Lab.