¿Por qué Agrobacterium (y solo Agrobacterium) evoluciona para tener el plásmido Ti e infectar plantas, mientras que ninguna otra bacteria lo hace?

La evolución a menudo genera adaptaciones únicas. Es tentador preguntar “si la adaptación X fue tan útil para la especie Y, ¿por qué otros no la tienen”? Es solo la forma en que funciona la evolución: mediante mutaciones aleatorias, algunas de las cuales resultan favorables y se conservan en la progenie más exitosa de los individuos afectados. Algunas mutaciones son extremadamente improbables y solo ocurren una vez, como la aparición de los plásmidos Ti, mientras que otras han ocurrido muchas veces de forma independiente, como he explicado en la respuesta de Stefan Kiryazov a ¿Cuáles son algunos ejemplos interesantes de evolución convergente?

Me gusta el ejemplo del primer tipo de mutaciones que Jared Diamond da: el pájaro carpintero:
Estos tipos tienen mucho éxito: hay cientos de especies diseminadas en todos los continentes, excepto en la Antártida. Resulta que es bueno ser el único capaz de picotear debajo de la corteza del árbol donde se pueden encontrar nutrientes preciosos. Entonces, ¿por qué otras aves no desarrollaron la misma habilidad de forma independiente? La respuesta: la mecánica es bastante compleja, se necesita un agarre sólido contra el servicio vertical, el cráneo acolchado y una lengua larga, rasgos que es poco probable que evolucionen varias veces en los mismos individuos.

Por lo tanto, mi conjetura es que lo mismo ocurre con las Agrobacterias: desarrollaron una habilidad compleja que les dio una ventaja competitiva que, según nuestro conocimiento, la evolución no ha podido producir en otra ocasión.

Diría que considerar que Agrobacterium es la única especie bacteriana que ha evolucionado lo suficiente como para producir los plásmidos Ti sería un malentendido del concepto de evolución. Si bien la capacidad de producción del plásmido Ti es bastante exclusiva de esta especie, es muy posible que no hayamos descubierto o encontrado otras especies bacterianas que tengan la capacidad de hacer lo mismo. Al igual que con los descubrimientos científicos y sus aplicaciones, nunca está claro cuál es o puede ser el conjunto completo de aplicaciones de un “descubrimiento”.

Teniendo en cuenta los ejemplos dados en las otras respuestas, la evolución no es un juego al azar o incluso un evento casual donde una especie simplemente desarrolla la habilidad para un rasgo determinado. Cada especie desarrolla un rasgo particular solo después de la exposición de unas pocas generaciones a un requisito, y su capacidad independiente de adaptarse a ese requisito.

Agrobacterium se ha convertido en un simbionte basado en sus interacciones con la especie huésped. La evolución del Ti-Plasmid fue probablemente como un mecanismo de protección para permitir que la planta huésped sobreviva a lesiones o ataques de patógenos extraños. De esa manera, hay sistemas de simbionte huésped: las bacterias fijadoras de nitrógeno que se encuentran en las leguminosas u otros ejemplos similares; que muestran tal interacción que ha llegado a existir debido a la necesidad evolutiva

Es solo cuestión de tiempo que quizás descubramos un nuevo vector que contenga un huésped como Agrobacterium.


PD: Esta es una conjetura / opinión educada. ¡Espero eso ayude!

La genética y la evolución son mucho más complejas de lo que sugiere la pregunta.

El conocimiento de la estructura del ADN tenía apenas 15 años cuando me enteré cuando tenía 15 años en la escuela. En ese momento, ingenuamente pensé que había aprendido todo lo que había que saber sobre el tema y que pronto se comprenderían todos los misterios genéticos y evolutivos. ¡Qué equivocado estaba!

Primero, con respecto a la singularidad de la “tecnología” del plásmido inductor de tumores de Agrobacterium, debo advertir que sigue siendo “única” siempre que no se encuentre ninguna otra especie con la misma capacidad.

En segundo lugar, las bacterias se reproducen asexualmente, solo por mitosis, lo que debería ser un bloqueo para la evolución. Sin embargo, recientemente he aprendido que las bacterias pueden (y lo hacen) evolucionar mediante el intercambio de genes con células vecinas (y no necesariamente con la misma especie).

En tercer lugar, cuando dos especies diferentes interactúan favorablemente entre sí, llamamos a eso simbiosis; Es importante que no pasemos por alto la naturaleza simbiótica de los vectores de enfermedades. O, en otras palabras, el hecho de que aún no comprendamos la ventaja evolutiva de una pieza particular de travesuras genéticas no significa que no haya una explicación perfectamente racional que la investigación adicional no pueda explicar.

Lamento que mi conclusión sea la respuesta corta. Aún no lo sabemos.