Un equipo de biólogos chinos describió por primera vez un caso de transferencia genética de planta a insecto. La protagonista de esta extraordinario proceso es mosca blanca del tabaco (Bemisia tabaci), insecto que en un momento en el pasado se apropió de un gen de la planta. La enzima sintetizada por este gen permite a los insectos neutralizar el veneno que esta planta usa como protección frente a los depredadores. Como resultado, estos insectos se volvieron una plaga con un escudo protector frente a las toxinas emitidas por el vegetal. Los detalles de este fascinante caso fueron publicados en Cell.
Defensa y contradefensa
Durante 400 millones de años de convivencia con los herbívoros, las plantas aprendieron a defenderse: algunas cambiaron su morfología (por ejemplo, la forma de sus hojas), mientras que otras aprendieron a usar métodos bioquímicos para repeler los ataques de insectos.
En este rol de defensa juegan un papel importante los glucósidos fenólicos, un grupo de compuestos que sirven como defensa frente a ataques de herbívoros: influyen en su comportamiento, crecimiento y desarrollo. Para las plantas estos compuestos no son peligrosos: gracias a reacciones internas con enzimas, los glucósidos fenólicos pierdan su toxicidad.
Algunos insectos, sin embargo, no experimentan efectos negativos por la ingestión de glucósidos fenólicos en su cuerpo junto con los alimentos. Por el contrario, aprendieron a usarlos como nutrientes y estimulantes de su puesta de huevos. Hablamos en específico de la mosca blanca del tabaco (Bemisia tabaci), una plaga de insectos común. B. tabaci se alimenta del floema de las plantas, un tejido conductor a través del cual los productos de la fotosíntesis (nutrientes) llegan a las raíces, flores y frutos. Las moscas además transmiten una carga viral que reduce fuertemente los rendimientos. Al mismo tiempo, las plagas pueden alimentarse de más de 600 especies de plantas y se adaptan muy bien a las condiciones hostiles que presentan las defensas bioquímicas (casi todas usando glucósidos fenólicos). Bemisia tabaci neutraliza los ataques con enzimas, pero se desconocía hasta ahora cómo hacía para eludir diferentes defensas de tantos tipos de plantas.
El gen de una planta en un animal
Científicos de la Academia China de Ciencias Agrícolas dirigidos por Youjun Zhang realizaron análisis bioinformáticos y hallaron insectos en el genoma de B. tabaciun un gen de maloniltransferasa que, aparentemente, ayuda a los insectos a neutralizar el efecto de los glucósidos fenólicos. Investigaciones posteriores mostraron que los homólogos más cercanos de este gen se encuentran en las plantas, y no en los artrópodos. Los científicos concluyeron que el gen BtPMaT1 de la planta ingresó (hace aproximadamente 35 millones de años) en el genoma de los insectos B. tabaci. De acuerdo al estudio, este gen se expresó en insectos en todas las etapas de desarrollo, pero sobre todo en la edad adulta y especialmente en el estómago.
Ante este hallazgo, los científicos crearon una estrategia para quitarle el escudo a las moscas blancas Desarrollaron una pequeña molécula de ARN que interfiere con el gen BtPMaT1 de de tales moscas, lo que las hace susceptibles a los compuestos tóxicos de la planta.
Luego, manipularon genéticamente plantas de tomate para comenzar a producir esta molécula de ARN. Cuando las moscas blancas se alimentaron de los tomates e ingirieron el ARN producido por la planta, su gen BtPMaT1 fue silenciado, causando una mortalidad del 100% del insecto, pero la manipulación genética no tuvo ningún impacto en la supervivencia de otros insectos que se probaron.
Una transferencia de genes atípica
El estudio descubrió un camino evolutivo inusual a través del cual las moscas blancas del tabaco pudieron usar un gen vegetal para neutralizar la toxina vegetal, aparentemente el primero que se estudia. Antes de esto, solo se conocían ejemplos de transferencia genética horizontal a artrópodos solo a partir de microorganismos. La transferencia de genes de plantas demostrada en este trabajo otorgó a los insectos la capacidad de alimentarse de muchas plantas sin temor a los glucósidos fenólicos.
Gracias al estudio, es bastante viable pensar que con cultivos genéticamente modificados que sean capaces de silenciar el gen BtPMaT1 de la mosca blanca, podría ayudar al control de plagas para combatir la devastación agrícola causada por aquella especie depredadora.
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.
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