Candidatus Carsonella ruddii: bacteria endosimbiótica con el genoma más pequeño
Candidatus Carsonella ruddii: bacteria endosimbiótica con el genoma más pequeño conocido. Descubre su genoma mínimo, vida en psílidos y posible conversión a orgánulo.
Candidatus Carsonella ruddii es una proteobacteria gamma endosimbiótica obligada. Se trata de un endosimbionte intracelular que vive dentro de células especializadas del hospedador y no se ha logrado cultivar fuera de su huésped, de ahí el prefijo "Candidatus". Tiene el genoma conocido más pequeño de cualquier bacteria registrada hasta la fecha.
Este endosimbionte está presente en todas las especies de insectos que se alimentan de la savia del floema, conocidos como psílidos. El microorganismo se localiza en una estructura especializada del insecto denominada bacterioma, dentro de células llamadas bacteriocitos, y se transmite verticalmente de la madre a la descendencia, lo que mantiene la asociación obligada entre ambas especies.
Genoma y características moleculares
En 2006, el genoma de una cepa de Ca. Carsonella ruddii fue secuenciado en RIKEN (Japón) y en la Universidad de Arizona. El genoma es un cromosoma circular de 159.662 pares de bases con una densidad de codificación extremadamente alta (aproximadamente 97%). Presenta numerosos genes superpuestos, regiones intergénicas muy reducidas y genes de longitud acortada en comparación con bacterias de vida libre. El número de genes predichos fue de 182, el valor más bajo registrado para una bacteria completa (según registros NCBI-Genome).
La reducción genómica en Carsonella incluye la pérdida de muchos genes considerados esenciales en bacterias de vida libre, como ciertos genes involucrados en la reparación del ADN, biosíntesis de componentes celulares y rutas metabólicas completas. Esto sugiere que el endosimbionte depende en gran medida del hospedador (y, en algunos casos, de otros simbiontes presentes) para obtener metabolitos y funciones que ya no puede realizar por sí mismo.
Función ecológica y relación con el hospedador
Como otros endosimbiontes primarios de insectos fitófagos, Carsonella ruddii contribuye al aporte de nutrientes esenciales que faltan en la dieta de su hospedador —la savia del floema es pobre en ciertos aminoácidos y vitaminas—. Aunque el genoma de Carsonella está muy reducido, conserva genes relacionados con la síntesis de algunos aminoácidos esenciales y rutas metabólicas parciales que resultan beneficiosas para el insecto. En muchos casos, rutas incompletas en Carsonella se complementan con enzimas del hospedador o con otros simbiontes secundarios presentes en la misma especie de insecto.
Implicaciones evolutivas
La extrema reducción del genoma de Carsonella ilustra procesos evolutivos asociados a la endosimbiosis obligada: deriva genética en poblaciones pequeñas, ausencia de recombinación, acumulación de mutaciones y pérdida gradual de genes no esenciales para la vida dentro del hospedador. Debido a la ausencia de muchos genes esenciales y a su integración funcional con el hospedador, algunos autores han propuesto que Carsonella podría hallarse en una trayectoria hacia el estatus de orgánulo o, al menos, representar un modelo natural extremo de dependencia simbiótica. Sin embargo, la transformación completa en un orgánulo implicaría transferencias genéticas masivas al genoma del hospedador y mecanismos celulares complejos que aún no se han demostrado de forma concluyente en este sistema.
Comparación con otras bacterias de genoma reducido
Comparativamente, bacterias de vida libre con genomas pequeños, como Mycoplasma genitalium, muestran un número de genes mucho mayor: M. genitalium tiene alrededor de 521 genes, lo que ilustra cuán excepcional es la compresión genética observada en Carsonella. El estudio de estos genomas extremadamente reducidos aporta información valiosa sobre el conjunto mínimo de genes necesarios para la vida y tiene implicaciones para la biología sintética, la evolución de las asociaciones simbióticas y la comprensión de la biología de los insectos fitófagos.
En resumen, Candidatus Carsonella ruddii es un ejemplo extremo de endosimbiosis y reducción genómica, cuya dependencia obligada del hospedador y su genoma minimalista la convierten en un objeto de estudio clave para la evolución de las relaciones simbióticas y la biología de genomas mínimos.
Preguntas y respuestas
P: ¿Qué es la Candidatus Carsonella ruddii?
R: La Candidatus Carsonella ruddii es una proteobacteria gamma endosimbiótica que está presente en todas las especies de insectos que se alimentan de la savia del floema, conocidos como psílidos.
P: ¿Cuál es el tamaño del genoma de Candidatus Carsonella ruddii?
R: El genoma de la Candidatus Carsonella ruddii es el más pequeño conocido de cualquier bacteria y es un cromosoma circular de 159.662 pares de bases.
P: ¿Cuántos genes se prevé que estén presentes en la Candidatus Carsonella ruddii?
R: El número de genes predichos en la Candidatus Carsonella ruddii es de 182, el más bajo registrado (NCBI-Genome).
P: ¿Cuál es la densidad de codificación del genoma de la Candidatus Carsonella ruddii?
R: El genoma de la Candidatus Carsonella ruddii tiene una alta densidad de codificación del 97%.
P: ¿Qué es el bacterioma?
R: El bacterioma es una estructura especializada donde se encuentran los endosimbiontes en la Candidatus Carsonella ruddii.
P: ¿Qué falta en el genoma de la Candidatus Carsonella ruddii?
R: Numerosos genes considerados esenciales para la vida parecen faltar en el genoma de la Candidatus Carsonella ruddii, lo que sugiere que la especie puede haber alcanzado el estatus de orgánulo.
P: ¿Cómo se compara el genoma de Candidatus Carsonella ruddii con el de Mycoplasma genitalium?
R: El genoma de Mycoplasma genitalium, que tiene el genoma más pequeño de cualquier organismo de vida libre, tiene 521 genes, que es significativamente mayor que el número de genes predichos en Candidatus Carsonella ruddii.
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