Sin exceso de equipaje: el genoma del insecto Antártico, recientemente secuenciado, es el más pequeño hasta la fecha

Los investigadores sugieren escueto genoma es la adaptación al congelador

COLUMBUS, Ohio - Los científicos que secuenciaron el genoma de la mosquita del Antártico sospechar pequeño tamaño del genoma - el más pequeño de los insectos descritos hasta la fecha - probablemente se explica por la adaptación de la mosquita a su entorno de vida extrema.

El jején es una pequeña mosca, sin alas que pasa la mayor parte de su etapa larval de dos años congelado en el hielo de la Antártida. A la edad adulta, los insectos pasan de siete a 10 días de apareamiento y la puesta de huevos, y luego mueren.

Su genoma contiene sólo 99 millones de pares de bases de nucleótidos, lo que es más pequeño que otros genomas pequeños reportados para el piojo del cuerpo (105 millones de pares de bases) y el parásito alas Strepsiptera (108 millones de pares de bases), así como los genomas de otros tres miembros de la familia de la mosquita.

El genoma del jején carece de muchos de los segmentos de ADN y otros elementos de repetición que no tienen proteínas, que se encuentran en la mayoría de los genomas de animales. La falta de ese "equipaje" en el genoma podría ser una respuesta evolutiva para sobrevivir a las condiciones frías y secas de la Antártida, dijo el autor principal David Denlinger, distinguido profesor de entomología y de la evolución, la ecología y la biología de organismos en la Universidad Estatal de Ohio.

"Se ha tomado realmente el genoma hasta los huesos desnudos y despojados a un tamaño más pequeño que se pensaba posible", dijo Denlinger. "Será interesante saber si otros extremófilos - garrapatas, ácaros y otros organismos que viven en la Antártida - también tienen muy pequeños genomas, o si esto es aplicable sólo a la mosquita. No sabemos aún ".

Una vez llamado "ADN basura", estos segmentos de ADN y elementos de repetición en los genomas están ahora sabe que tienen importantes funciones relacionadas con la regulación de genes. Ellos también están implicadas en muchos procesos de enfermedad. Así que es posible que un genoma escueto ser el secreto de la supervivencia del jején?

"Todavía no entendemos cuáles son las implicaciones de no tener todo ese equipaje extra. Parece una cosa buena en muchos aspectos, pero los organismos do conseguir algunas cosas beneficiosas de este bagaje, también ", dijo Denlinger.

El genoma del jején es pequeño en la arquitectura, pero no en el número de genes, los investigadores señalaron: El genoma del jején antártica, como los genomas de otras moscas, contiene unos 13.500 genes funcionales.

La investigación se publica en las Comunicaciones journalNature.

Denlinger ha estudiado el jején Antártico durante muchos años, reducción a cero en las respuestas de estrés inusuales del insecto, incluyendo la activación de las proteínas de choque térmico. La mayoría de los animales se convierten en estas proteínas sólo cuando están bajo estrés agudo - en particular cuando están expuestos a temperaturas extremadamente altas o bajas - y rápidamente se los apaga cuando el estrés ha pasado. Pero las proteínas de choque térmico se activan constantemente durante la etapa larval del jején Antártica - un rasgo científicos creen que está vinculada a su supervivencia en condiciones muy duras.

El laboratorio de Denlinger ha clonado y estudiado varios genes conectados a estas proteínas. "Pero la secuenciación del genoma nos da acceso a un conjunto más amplio de muchos otros genes estrechamente relacionados que no teníamos acceso a antes", dijo.

La investigación también revela una serie de genes llamados acuaporinas, que están implicados en el transporte de agua dentro y fuera de las células. Estos genes y las proteínas que hacen son también actores de la supervivencia de la mosquita en la Antártida. La mayoría de los insectos pueden sobrevivir perder aproximadamente el 20 por ciento del agua en las células de sus cuerpos, pero estos mosquitos tolerar una pérdida de hasta el 70 por ciento de su agua.

"Se ven como secos pequeños pasas, y cuando vertemos agua sobre ellos que engordar y siguen su camino feliz", dijo Denlinger. "Ser capaz de sobrevivir a ese nivel extremo de la deshidratación es una de las claves para sobrevivir a bajas temperaturas. Esta mosquita tiene algún mecanismo que le permite tanto estar deshidratado y seguir con vida, con sus células funcionen normalmente ".

En el ecosistema antártico, estos mosquitos comen bacterias y algas, así como los residuos ricos en nitrógeno producido por los pingüinos. Ninguna otra especie se alimenta de ellos, y el laboratorio de Denlinger no ha identificado los agentes patógenos que podrían poner en peligro sus vidas.

Pero sí tienen esta increíble capacidad de sobrevivir a una amenaza significativa: el, congelador seco y altos niveles de radiación ultravioleta de la Antártida, y precisamente cómo lo hacen sigue siendo, al menos en parte, un misterio. Aunque la cuestión de supervivencia solo impulsa el trabajo de Denlinger, la investigación podría tener implicaciones para los seres humanos en el largo plazo mediante la revelación de cómo el tejido humano cosechado para el trasplante podía sostenerse en almacenamiento en frío.

"¿Cómo el jején regular su fisiología para que pueda sobrevivir en este tipo de bajas temperaturas extremas?" dijo. "Tener las proteínas de choque térmico encendidas todo el tiempo podría ofrecer algunas pistas sobre cómo usted puede ser capaz de preservar otros tejidos por un largo tiempo. Los mosquitos han descubierto la manera de hacer eso, así que eso significa que es posible que algunos tejidos animales para sobrevivir las temperaturas de congelación ".