Incluso los organismos unicelulares desean parejas de vez en cuando. Leishmania, parásitos unicelulares que causan infecciones de la piel y los órganos internos, se sabe desde hace mucho tiempo que se multiplican asexualmente, como las bacterias. Pero ocasionalmente, los investigadores han encontrado parásitos híbridos que transportan material genético de más de una cepa, o incluso más de una especie, de Leishmania, lo que sugiere que está ocurriendo algún tipo de mezcla genética.
Ahora, los investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington en St. Louis y los Institutos Nacionales de la Salud (NIH, por sus siglas en inglés) han descubierto que los parásitos híbridos de Leishmania se pueden aparear entre sí para producir descendientes fértiles que portan genes de ambos padres, signos de una verdadera sexualidad. ciclo reproductivo Los investigadores esperan usar su remezcla genética como una herramienta para encontrar genes involucrados en la virulencia en la enfermedad de Leishmanial.
“Lo que queremos saber es por qué una cepa causa una forma leve de enfermedad y otra causa una forma letal, o cómo los parásitos evaden la respuesta inmune”, dijo el coautor principal Stephen Beverley, Ph.D., profesor de medicina molecular. Microbiología en la Facultad de Medicina. “Al generar descendencia con diferentes características, podemos identificar los genes que causan enfermedades graves o resistencia inmune. Eso podría ser un paso hacia un mejor tratamiento o prevención”. Los hallazgos están disponibles en línea en PLOS Genetics.
Más de 1 millón de personas en los países tropicales contraen Leishmania cada año a través de las picaduras de moscas de la arena infectadas. La mayoría de las personas desarrollan lesiones cutáneas que desfiguran, pero no ponen en peligro la vida, en los sitios de las picaduras. Pero si el parásito se propaga a los órganos internos, causa una enfermedad conocida como leishmaniasis visceral que mata a más de 30,000 personas cada año.
Beverley y sus colegas, entre ellos el colaborador de muchos años y autor principal David Sacks, Ph.D., el jefe de la sección de biología de parásitos intracelular en el Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas en el NIH, descubrieron en 2009 que los parásitos podrían aparearse y producen una progenie híbrida que lleva una mezcla de genes de ambos padres.
La sola existencia de híbridos no es prueba de un verdadero ciclo sexual. La mula de Missouri, por ejemplo, un híbrido de un burro y un caballo, es fuerte y vigorosa pero estéril. Los científicos deben poder estudiar una segunda generación para identificar los genes involucrados en causar enfermedades o interferir con la respuesta inmune de una persona. Para averiguar si los parásitos híbridos eran fértiles, el co-autor principal Sacks, Beverley y sus colegas, incluidos los co-primeros autores Ehud Inbar, Ph.D., ex investigador de NIH, y Jahangheer Shaik, Ph.D., El especialista en bioinformática de los NIH analizó los patrones de herencia de los apareamientos que involucran a los hijos híbridos.
Como los parásitos se aparean solo en el intestino de una mosca de la arena, los investigadores crearon crías híbridas alimentando a las moscas de la arena con una mezcla de dos cepas de Leishmania. Las personas normalmente llevan exactamente dos copias de cada uno de nuestros 23 cromosomas, pero el número de copias de los cromosomas de Leishmania puede variar.
Por lo general, la mayoría de sus cromosomas se encuentran en pares pareados, pero algunos cromosomas pueden estar presentes en tres o más copias. En trabajos anteriores, los investigadores encontraron que la progenie híbrida hereda dos copias de la mayoría de los cromosomas, uno de cada padre. Pero si sus padres llevaban copias adicionales de un cromosoma particular, los parásitos híbridos podrían heredar una tercera, cuarta o incluso quinta copia.
Para probar si los parásitos híbridos eran fértiles, los investigadores alimentaron moscas de la arena un parásito híbrido mezclado con una de sus cepas parentales o una cepa externa. Encontraron que los parásitos híbridos producían su propia descendencia, y la descendencia típicamente heredaba un cromosoma de cada padre, como se esperaba para la verdadera reproducción sexual.
Los cromosomas de los descendientes también mostraron signos extensos de recombinación genética, lo que significa que fragmentos de ADN del cromosoma de uno de los padres se habían cambiado con fragmentos de ADN del cromosoma del otro padre, otro marcador de la verdadera reproducción sexual.
Al estudiar los parásitos híbridos y su progenie recombinada, los investigadores podrán mapear la ubicación en los cromosomas de los genes involucrados en causar enfermedades y resistir la respuesta inmunitaria. Dicho mapa genético ayudará a los esfuerzos a comprender por qué algunas cepas causan una enfermedad peor que otras y cómo reforzar la respuesta inmunitaria a los parásitos.
“La buena noticia es que generamos descendencia con nuevas combinaciones genéticas, que son perfectas para nuestros propósitos”, dijo Beverley. “La menor noticia es que solo pudimos obtener un puñado, que fue suficiente para establecer su fertilidad, pero no lo suficiente como para hacer un mapa de genes de virulencia de alta resolución”.
Los investigadores ahora están tratando de averiguar por qué los parásitos híbridos rara vez logran aparearse.
Referencia: Mayor información en PLOS Genetics.