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Transmisión horizontal de genes: qué es, tipos y cómo funciona

La transmisión horizontal de genes es uno de los mecanismos de herencia genética más curiosos.

Samuel Antonio Sánchez Amador

Samuel Antonio Sánchez Amador

Transmisión horizontal de genes

La transmisión vertical de genes es la clave de la evolución, aunque no muchos conozcan qué significa este término exáctamente. El concepto “vertical” viene a determinar un mecanismo de arriba hacia abajo, o lo que es lo mismo, de padres a hijos. Así pues, desde un punto de vista genético, los hijos heredan la mitad del genoma de su padre y la otra mitad de la madre de forma “vertical”, de la generación parental a la sucesora, mediante proporciones estadísticas claras.

De todas formas, este término no se utiliza únicamente en genética: se dice que una enfermedad presenta un mecanismo de transmisión vertical cuando la madre es capaz de transmitir a la descendencia el patógeno antes, durante o después del parto. La gonorrea ocular infantil es un claro ejemplo de ello, pues el bebé se contagia al salir por el tracto vaginal infectado de la madre.

La transmisión vertical es constante en los seres vivos, tanto a nivel genético como patogénico. Gracias a la herencia de los genes y a la recombinación, surge la variabilidad genética en las especies, que a la vez permite que estas permanezcan en los ecosistemas a lo largo del tiempo por la aparición de nuevos caracteres adaptativos. Algo muy diferente (y más complejo de entender) es la transmisión horizontal de genes, que presenta su dominancia en el ámbito microscópico. Aquí te lo contamos todo sobre ella.

¿Cuáles son las bases de la transmisión genética?

Antes de entrar de lleno en la transmisión horizontal de genes, debemos dejar algunos términos claros. En genética, un alelo es cada una de las formas en las que puede manifestarse un gen, que se diferencia de los otros en su su secuencia (genotipo) y, por tanto, puede codificar modificaciones externas concretas (fenotipo).

En general, entendemos un gen como la unión de 2 alelos, uno de la madre y otro del padre. Si un alelo es dominante (A), este se manifestará independientemente de la forma de su pareja, pero si este es recesivo (a), la copia tiene que ser igual a él para que aparezca el carácter que codifica (aa).

Pongamos un ejemplo: el alelo (A) codifica ojos verdes, y el (a), azules. Si un ejemplar presenta un gen con los alelos (AA), se dice que es homocigoto dominante para el carácter y sus ojos son verdes. Si su genoma en cambio es (aa), será homocigoto recesivo y los ojos se presentarán azules. Por último, si el individuo es (Aa) para el gen dado, se le clasifica como heterocigoto y sus ojos serán verdes, pues (A) prevalece sobre (a).

Claramente esto no es tan sencillo en el mundo real, pues muchos rasgos son poligénicos (están codificados por más de un gen) y otros tantos están ligados a los cromosomas sexuales, lo que reporta variaciones entre machos y hembras. De todas formas, esta clase exprés es necesaria para entender los mecanismos basales de la transmisión genética.

¿Qué es la transmisión horizontal de genes?

Lo que te hemos mostrado en los párrafos anteriores se corresponde a los mecanismos de herencia típicos, es decir, de padres a hijos. La recombinación genética y la transmisión de distintos alelos a lo largo del tiempo provoca la variabilidad en los seres vivos y, por tanto, una mayor probabilidad de adaptación ante la aparición de nuevos desafíos ambientales.

La transmisión horizontal de genes (THG) es algo completamente distinto. En ella, un organismo transfiere genes o genomas a células aisladas u organismos eucariotas, al margen de la reproducción sexual, es decir, a un organismo o célula que no es su descendiente. Aunque la THG se ha asociado históricamente al mundo de los microorganismos bacterianos, a día de hoy sabemos que también sucede en animales, plantas y, por sorprendente que parezca, hasta en el ser humano.

Tipos de transferencia horizontal de genes

La transmisión horizontal de genes domina el mundo de bacterias y virus, y se postula que puede haber sido un mecanismo muy eficaz de evolución a lo largo de los siglos. Gracias a esta serie de mecanismos, algunos de los seres vivos primigenios podrían haber “avanzado” en la escala evolutiva, creando nuevas manifestaciones genéticas y “tomando prestados” aquellos genes de otros organismos con una alta eficacia biológica.

A continuación, te mostramos los tipos de transmisión horizontal de genes más comunes en la naturaleza. No te los pierdas.

1. Transformación

Un proceso típico en bacterias, que pueden “recolectar” el ADN de otros organismos, en este caso de hebras de genoma que se encuentran suspendidas en el medio ambiente. Aunque sea uno de los mecanismos típicos de transmisión horizontal de genes, se trata de un método de diversificación genética bastante poco eficiente, pues solo 1 de cada 10.000 células integran con éxito el ADN extracromosómico.

De todas formas, este método también puede dar lugar a verdaderos mecanismos de producción que parecen sacados de una novela. Por ejemplo, si el ADN plasmídico integrado contiene la información necesaria para sintetizar una proteína, la bacteria comenzará a formarla con sus ribosomas internos, aunque no estuviese en su “naturaleza” inicial. Así, se pueden lisar los microorganismos y extraer las proteínas formadas en su interior.

2. Transducción

Una premisa similar a la anterior, pero en este caso, se encuentra mediada por virus. No queremos perdernos en particularidades, así que te resumiremos este intrincado proceso en un par de conceptos: los virus ingresan en células hospedadoras y “secuestran” su mecanismo de replicación para multiplicar su genoma y formar sus cápsides protectoras, ya que ellos solos no pueden reproducirse. En este proceso, una sección del genoma de la bacteria puede integrarse en los futuros virus.

Así pues, los virus descendentes de la infección infectan a una nueva bacteria y pueden llegar a inocular el segmento genético de la previamente afectada a la nueva hospedadora. Una bacteria “dona” información genética a otra, siendo el virus el vehículo transmisor.

3. Conjugación

En este caso, se produce la donación de información genética de una bacteria donante a otra receptora, pero mediante un contacto directo. Aquí entran en juego los plásmidos, secuencias genéticas extracromosomales de la bacteria que se replican por sí solos y se presentan en su citoplasma de forma circular.

De nuevo, no nos perderemos en lenguaje específico: los pilus de las bacterias (pequeños pelos formados por la proteína pilina) interactúan entre ellos y permiten que las 2 implicadas formen un puente de unión. Aquí, el plásmido se autorreplica, permitiendo que la copia de la información genética se vaya al receptor y el plásmido original permanezca en el donante. Mediante una fusión directa, se permite que una bacteria presente nueva información genética en un plásmido recién incorporado. Fascinante, ¿verdad?

¿Ocurre en el ser humano?

Todos estos mecanismos son más o menos fáciles de imaginar en seres vivos primitivos, pues, al fin y al cabo, muchas bacterias son maleables y resistentes a los cambios exógenos y endógenos. Pero, ¿Cómo es posible que se produzca una transmisión horizontal en un medio tan complejo como el propio cuerpo del ser humano?

Por sorprendente que pueda parecer, nuestro ADN contiene ni más ni menos que 165 genes de origen microbiano. Esto puede parecer poco si tenemos en cuenta que nuestro genoma está compuesto por unos 30.000 genes, pero realmente se trata de una cifra nada desdeñable y su descubrimiento supuso una revolución científica.

Además, muchos de estos genes heredados por bacterias que viven en simbiosis con nosotros no son anecdóticos, que se diga. Sin ir más lejos, el gen ABO, que codifica el grupo sanguíneo de los seres humanos, parece que ha sido heredado de la estrecha relación con microorganismos a lo largo de nuestra estructura evolutiva.

Resumen

Increíble, ¿verdad? El mundo de la genética parece haberse asentado sobre bases completamente inconcebibles, pues nos cuesta mucho, como seres humanos, entender cómo algunos seres vivos son capaces de transmitirse directamente entre ellos información genética a corto y largo plazo. Más difícil aún es tratar de comprender cómo nuestra interacción con microorganismos nos ha afectado a lo largo de la evolución, pues está claro que estos seres vivos nos han donado genes que permanecen con nosotros a día de hoy.

Si bien la transferencia vertical de genes es la base de la herencia y la evolución, la horizontal no se queda corta, sobre todo en virus y bacterias. Gracias a ella, se pueden justificar múltiples mecanismos adaptativos, como la resistencia a los antibióticos por parte de muchas cepas bacterianas patógenas.

Referencias bibliográficas:

  • Abrahamovich, E. (2018). Estudios sobre la transferencia horizontal de resistencia a tetraciclina en bacterias esporuladas aisladas de colmenas de abejas melíferas.
  • Tipos de herencia genética, IMEGEN. Recogido a 20 de febrero en https://imegen.es/informacion-al-paciente/informacion-genetica-enfermedades-hereditarias/conceptos-genetica/tipos-herencia-genetica/
  • Transferencia genética horizontal mediada por elementos móviles, CSIC (CIB). Recogido a 20 de febrero en https://www.cib.csic.es/es/project/transferencia-genetica-horizontal-mediada-por-elementos-moviles-alicia-bravo-y-manuel
  • Transformación y selección bacteriana, Khan Academy. Recogido a 20 de febrero en https://es.khanacademy.org/science/biology/biotech-dna-technology/dna-cloning-tutorial/a/bacterial-transformation-selection#:~:text=Las%20bacterias%20pueden%20recolectar%20ADN,reci%C3%A9n%20hechos%20a%20las%20bacterias.
  • Valencia Cano, P. A. (2009). Evidencia de transferencia horizontal de genes de resistencia a antibióticos provenientes de bacterias ambientales (Bachelor's thesis, Quito: USFQ).

Graduado en Biología por la Universidad de Alcalá de Henares (2018). Máster en Zoología en la Universidad Complutense de Madrid (2019). Durante su carrera estudiantil, se especializó en comportamiento animal, evolución, parasitología y adaptaciones morfológicas animales al medio. En su estancia en el Máster profundizó en mecanismos evolutivos y comportamientos. También formó parte de un equipo del Museo Nacional de Ciencias Naturales durante dos años, donde realizó investigaciones de índole evolutiva. Aquí adquirió extensos conocimientos sobre genética, heredabilidad y otras cuestiones relacionadas con el ADN. A día de hoy, se dedica a tiempo completo a la divulgación científica, realizando artículos de evolución animal y psicología y medicina humana.

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