De acuerdo, creo que esto es un par de preguntas, así que tal vez déjenme hablar sobre ellas una a la vez … primero, ¿en qué se diferencia el ADN viral del ADN bacteriano?
Considere un virus, un bacteriófago, en este caso, y una célula bacteriana que puede infectar. El virus probablemente tiene un genoma relativamente pequeño, que debe empaquetarse en una cubierta proteica y ensamblarse en un virión infeccioso. Debido a que el recubrimiento proteico es generalmente de un tamaño fijo, eso limita el tamaño del genoma del virus. Y debido a que el virus no necesita vivir solo, hay muchos genes que no necesita: genes para el metabolismo central, hacer una pared celular, hacer flagelos, “hablar” con otras bacterias, etc., etc., etc. (A veces, el virus tendrá en su genoma algunos genes que podemos considerar probablemente “innecesarios”, generalmente porque aún no entendemos la función para ellos o tal vez porque se han convertido transitoriamente en parte del genoma viral y no pero seleccionado contra por evolución.)
La bacteria, por otro lado, tiene un genoma que probablemente sea más grande que el virus (puede haber excepciones, ciertamente hay bacterias con genomas diminutos y virus muy grandes), y necesita tener todos esos genes que el virus no necesariamente necesita, genes que codifican proteínas para moverse, hablar con otras células, crear nuevas células, producir antibióticos o toxinas o azúcares o, para decirlo de manera muy amplia, solo genes para hacer y hacer cosas.
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Dentro de este genoma (relativamente más grande), entonces, existe la oportunidad para que las bacterias desarrollen mecanismos para protegerse contra el ataque de bacteriófagos. Infectarse por un fago a menudo es letal para la bacteria, por lo que existe una presión selectiva muy fuerte para hacerlo bien. Hay muchas maneras en que sabemos que las bacterias han evolucionado para sobrevivir a esto, una que usted mencionó es el “sistema inmunitario” CRISPR, que está presente en solo una pequeña fracción de especies bacterianas, hasta donde sabemos, pero parece que ayudan a protegerlos contra los fagos y otros ADN entrantes extraños.
Básicamente, CRISPR usa un sistema de memoria, manteniendo pequeños fragmentos de ADN que la célula bacteriana ha “visto” antes y usándolos para atacar, muy específicamente, ese ADN si entra nuevamente en la célula. Este ADN puede ser parte de un genoma viral o parte de un plásmido u otro elemento genético móvil.
¿Por qué las células bacterianas “quieren” defenderse contra plásmidos, etc.? Porque como los fagos, también pueden ser tóxicos. De hecho, el ADN extraño que se absorbe en el genoma bacteriano a menudo se mantiene transcripcionalmente silencioso en un proceso que no voy a entrar en detalles aquí … esto ya se está haciendo un poco largo, jaja. 🙂
Entonces CRISPR es una forma posible que algunas bacterias usan para defenderse de los fagos, y no funciona porque el ADN bacteriano es diferente del ADN del fago en ningún sentido más amplio, sino simplemente porque hay una secuencia corta presente en el ADN del fago (y no presente en el ADN bacteriano) que la nucleasa CRISPR puede reconocer.
Otra forma en que las bacterias a veces se defienden contra los fagos es tener lo que llamamos sistemas de modificación de restricción. Algunas bacterias modificarán su ADN de una manera específica, generalmente metilando bases específicas, por ejemplo As. Esta modificación significa que el ADN no puede ser escindido por enzimas de restricción (codificadas por el genoma bacteriano). Sin embargo, la enzima de restricción reconocerá y escindirá cualquier ADN que ingrese a la célula bacteriana que NO esté metilada (ADN viral o ADN plasmídico).
Finalmente, solo quería señalar que el ADN viral a veces se toma como parte del genoma bacteriano; un ejemplo bastante famoso es el bacteriófago lambda, que puede sufrir lo que llamamos un ciclo “lisogénico” e integrarse en el genoma de un huésped bacteria, y permanecer en el genoma durante bastante tiempo. A veces, los fagos hacen esto y luego pierden la capacidad de extirparse y se convierten permanentemente en parte del genoma bacteriano.
¡Espero que todo esto haya sido más o menos claro! Básicamente, el punto es que las bacterias en cierta medida “quieren” alentar la diversidad genética, tomando nueva información genética y adquiriendo nuevas funciones, ya sea a partir de ADN de fagos o plásmidos, pero al mismo tiempo, están bajo mucha presión selectiva para intenta evitar ataques de fagos que puedan matarlos.
