Investigadores del Centro de Regulación Genómica (CRG) han participado en la secuenciación del genoma del pulgón del guisante (Acyrthosiphon pisum).
El trabajo que se publica en la revista PLoS Biology, presenta el análisis completo del genoma de este insecto y ya empieza a revelar las bases genéticas que podrían explicar la compleja ecología del parásito.
El proyecto de secuenciación del genoma del pulgón ofrecerá una nueva visión para entender la evolución en general. A su vez, aportará muchas pistas sobre la evolución de los insectos y la relación o coevolución éstos mantienen con las bacterias simbiontes con los que conviven.
El pulgón es una de les plagas más extendidas en los campos de cultivo. Se estima que las pérdidas mundiales en cultivos causadas por este insectos ascienden a centenares de millones de dólares americanos. Por otro lado, el pulgón es un insecto muy utilizado en estudios de interacción entre plantas e insectos, simbiosis, desarrollo, plasticidad fenotípica...
Sobre el pulgón
Este pequeño insecto se alimenta exclusivamente de plantas. Gracias a su mandíbula especializada, sorbe la savia de la planta que es muy rica en azúcares. Ello causa daños directamente a la planta porque la debilita. Además, el insecto acostumbra a actuar como vector de virus que infectarán la planta.
Debido a la composición específica de la savia, el pulgón necesita la ayuda de una bacteria simbionte (Buchnera aphidicola) que le aportará los aminoácidos esenciales que puede obtener de la planta. Así pues, el pulgón ha coevolucionado junto con esta bacteria simbionte. Algunas especies de pulgón establecen también otras relaciones de mutualismo con diversas bacterias que les aportan beneficios ecológicos como la tolerancia al calor o la resistencia a parasitoides.
El pulgón puede reproducirse sexual y asexualmente. Estos insectos han evolucionado hasta obtener diversos ciclos vitales de forma que, los mismos organismos pueden dar lugar a individuos con fenotipos o aspectos muy diferentes según las condiciones ambientales. Por ejemplo, pueden dar lugar a hembras con alas o sin ellas según la necesidad de dispersión que haya en el momento de la reproducción.
Sobre el estudio del genoma del pulgón
El proyecto de secuenciación del genoma del pulgón, se ha llevado a cabo por un consorcio internacional, el “Aphid Genomics Consortium”, liderado desde el Human Genome Sequencing Center del Baylor College of Medicine” y formado por más de 20 grupos de investigación entre los cuales se encuentran dos grupos de investigación del CRG: el grupo de Bioinformática y Genómica liderado por Roderic Guigó y el de Genómica Comparativa liderado por Toni Gabaldón. En España han participado también grupos de investigación de la Universidad de Barcelona, la Universidad de Valencia y del Instituto Cavanilles de Biodiversidad y Biología Evolutiva entre otros.
El trabajo muestra algunos descubrimientos que podrían estar relacionados con las peculiares características es este organismo como por ejemplo: su condición de parásito de plantas, su capacidad de reproducirse sexual y asexualmente y el hecho que haya coevolucionado obligatoriamente con su simbionte bacteriano.
Los grupos del CRG han realizado el análisis comparativo del genoma del pulgón con otras especies. Los investigadores compararon el genoma secuenciado con el de numerosas especies de insectos y otros organismos por lo que llegaron a conclusiones muy interesantes. “Comparando el genoma del pulgón con el de otros insectos hemos observado que el pulgón ha expandido con duplicaciones más de 2000 familias de genes (cerca del 30% del genoma), eso representa el récord de expansión genómica entre los insectos” comenta Toni Gabaldón, jefe del grupo de Genómica Comparativa del CRG. “La expansión de algunas familias génicas en el pulgón ha permitido diversificar sus funciones para adaptarse mejor a sus necesidades específicas, como poder vivir a partir de una dieta basada exclusivamente en la savia vegetal o poder regular su ciclo vital de acuerdo con las diferentes estaciones anuales” afirma Gabaldón.
Se cree que todas estas duplicaciones podrían haber aparecido ya en el origen de estos insectos. Y parece que los genes duplicados estarían implicados en funciones como la modificación de la cromatina, la síntesis de miRNA y el transporte del azúcar. También se cree que algunos de los patrones del desarrollo en pulgones y su gran plasticidad fenotípica vendrían dados por las duplicaciones de genes relacionados con el desarrollo.
Al ser el primer genoma secuenciado de un organismo con un simbionte que ha coevolucionado con él, el trabajo revela que los genomas del huésped y del simbionte están coordinados en relación a los genes implicados en el metabolismo. A su vez, también se ha visto que el pulgón ha perdido algunos genes importantes para el sistema inmune. Aunque pueda parecer extraño, ello se explicaría como fruto de la coevolución con sus simbiontes bacterianos puesto que sistema inmune fuerte dificultaría la relación huésped-simbionte creando rechazo o eliminando a la bacteria simbionte.
El genoma del pulgón presenta algunos genes de origen bacteriano. Una parte de estos genes podría tener un papel en la regulación de la simbiosis con Buchnera.
Así, el análisis del genoma del pulgón presenta algunas pistas sobre la ecología de estos animales y se espera que ofrezca nuevos puntos de vista para la comprensión de los mecanismos evolutivos y que pueda servir para mejorar el desarrollo de herramientas de prevención en el tratamiento de plagas agrícolas.
Trabajo de referencia: The International Aphid Genomics Consortium. “Genome Sequence of the Pea Aphid Acyrthosiphon pisum” PLoS Biology (2010). doi: 10.1371/journal.pbio.1000313.
Para más información: Laia Cendrós, Dpto. Comunicación y RRPP, Centro de Regulación Genómica (CRG), Dr. Aiguader, 88 – Edif. PRBB, 08003 Barcelona. Tel. +34 93 316 02 37.
