Peretó i Magraner, Juli

Revistes Catalanes amb Accés Obert

7 Juny 2009Omnis Cellula 21
La simbiosi és un fenomen molt estès, 
tant que hom diria que és gairebé impos-
sible que, si dues espècies o més poden 
interactuar íntimament, no ho facen. Els 
exemples d’indigestions beneficioses són 
innombrables. En el número 19 d’omNis 
cellula, Joandomènec Ros i Begonya 
Vendrell ens parlaven dels mol·luscs sac-
coglossos, que mengen algues però que 
no acaben de digerir els cloroplasts, i així 
en treuen el rendiment fotosintètic, gràci-
es a un tub digestiu quasi transparent. Fa 
poc, s’han presentat dades que confirmen 
que l’estabilitat de la relació metabòlica 
entre Elysia chlorotica i els cloroplasts 
de Vaucheria litorea (els cleptoplasts) 
depén del suport del nucleocitoplasma de 
les cèl·lules del mol·lusc i, en concret, de 
l’expressió de gens fotosintètics de l’alga 
instal·lats en el genoma del llimac.1 Es-
tem davant d’un nou tipus d’orgànul?
Des de l’origen de les primeres as-
sociacions bacterianes per construir la 
complexitat eucariòtica, la simbiogènesi 
—l’origen de noves rutes metabòliques, 
estructures o comportaments per sim- 
biosi— no ha cessat d’actuar. Més de qua-
ranta anys després del treball pioner de 
Lynn Margulis, avui no hi ha dubte que els 
mitocondris (i tots els orgànuls que se’n 
deriven per adaptació a l’anaerobiosi, 
com els hidrogenosomes d’alguns pro-
tists i fongs o els mitosomes de Giardia) 
tenen un origen bacterià. El mateix pas-
sa amb el cloroplast de plantes i algues 
verdes i roges i tots els seus derivats per 
simbiosis secundàries. Però és cert que 
resta molta biosfera per explorar. Els 
mol·luscs saccoglossos ens donen una 
lliçó: a la natura podem trobar els foto-
grames de la pel·lícula de l’origen i l’evo-
lució de la complexitat eucariòtica.
Les simbiosis entre insectes i bacte-
ris es coneixen des de fa molt de temps. 
Una llarga tradició d’estudis bioquímics 
i genètics sobre la relació entre l’hoste 
animal i els llogaters bacterians va deixar 
clar ben aviat que l’associació té una base 
metabòlica. Les tècniques genòmiques i 
metagenòmiques avui permeten deter-
minar amb molt de detall aquestes rela-
cions sintròfiques, és a dir, l’emergència 
de complexitat per complementació me-
tabòlica. Vegem-ne un exemple.
El pugó del cedre, Cinara cedri, es 
distingeix d’altres pugons pel fet que al-
berga, dins d’un òrgan especialitzat —el 
bacterioma—, no sols un tipus de bacte-
ri endosimbiont (Buchnera aphidicola 
BCc) sinó dos: Serratia symbiotica sem-
pre acompanya Buchnera. Els estudis 
bioquímics i genòmics han establert que 
els pugons poden seguir una dieta mo-
nòtona de saba vegetal (rica en glícids) 
perquè els bacteris endosimbionts la 
completen amb la síntesi d’aminoàcids 
essencials, com el triptòfan, o vitami-
nes. Un bricolatge reeixit entre la xar-
xa metabòlica eucariòtica de la cèl·lula 
del pugó i la dels bacteris instal·lats al 
seu interior pot explicar l’èxit adapta-
tiu d’aquests insectes.
La genòmica mostra que, malgrat 
l’extrema reducció del nombre de 
gens (comparat amb bacteris propers 
de vida lliure, la grandària del genoma 
dels endosimbionts pot ser menys d’un 
10 %), hi romanen els gens necessaris 
per millorar la dieta. La sorpresa vingué 
quan, en B. aphidicola BCc, s’hi identifi-
caren únicament els dos gens necessaris 
per codificar l’enzim que catalitza la sín-
tesi d’antranilat, el primer pas de la bio- 
síntesi del Trp. On són els gens neces-
saris per completar la ruta? La resposta 
aparegué en seqüenciar el genoma del 
bacteri acompanyant, S. symbiotica, on 
trobem la resta de la informació. És a 
dir, B. aphidicola BCc sintetitza antrani-
lat, el qual és emprat per S. symbiotica 
per fabricar el Trp, no sols el necessa- 
ri per a ell mateix sinó el que necessiten 
l’altre endosimbiont i l’hoste.2 I és que 
els experiments de genètica bioquímica 
de George Beadle i Edward Tatum sobre 
la biosíntesi de Trp fa milions d’anys 
que s’esdevenen a la natura! I
Darwin va postular la descendència amb modificació i el principi de di-
vergència per explicar la diversitat de la vida. La imatge d’aquell «arbre 
tan bell i sempre esponerós», de ramificacions sempre divergents, s’ha 
de completar avui amb la realitat de la simbiogènesi o fusió de branques. 
L’arbre de la vida és més complex del que Darwin imaginà.
SIMBIOGÈNESIS 
METABÒLIQUES EN ANIMALS
Juli Peretó 
Institut Cavanilles de Biodiversitat 
i Biologia Evolutiva de la Universitat 
de València / Secció de Ciències 
Biològiques de l’Institut 
d’Estudis Catalans
©
 Im
atg
e d
e f
on
s: 
ww
w.
sx
c.h
u/
pr
ofi
le/
va
nc
an
jay
1M. E. RuMpho et al. (2008), PNAS, vol. 105, p. 17867.
2M. J. GosalbEs et al. (2008), Journal of Bacteriology, vol. 190, p. 6026. Pugó del cedre. © Amparo Latorre (Institut Cavanilles de Biodiversitat i Biologia Evolutiva).
• ••• 
--
•••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 
••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• 
• 
• ••• • ..................................................... " ..... "~O 
..................................................................................... 


Simbiogènesis metabòliques en animals

Hemeroteca Cientifica Catalana

7 Juny 2009Omnis Cellula 21La simbiosi és un fenomen molt estès, tant que hom diria que és gairebé impos-sible que, si dues espècies o més poden interactuar íntimament, no ho facen. Els exemples d’indigestions beneficioses són innombrables. En el número 19 d’omNis cellula, Joandomènec Ros i Begonya Vendrell ens parlaven dels mol·luscs sac-coglossos, que mengen algues però que no acaben de digerir els cloroplasts, i així en treuen el rendiment fotosintètic, gràci-es a un tub digestiu quasi transparent. Fa poc, s’han presentat dades que confirmen que l’estabilitat de la relació metabòlica entre Elysia chlorotica i els cloroplasts de Vaucheria litorea (els cleptoplasts) depén del suport del nucleocitoplasma de les cèl·lules del mol·lusc i, en concret, de l’expressió de gens fotosintètics de l’alga instal·lats en el genoma del llimac.1 Es-tem davant d’un nou tipus d’orgànul?Des de l’origen de les primeres as-sociacions bacterianes per construir la complexitat eucariòtica, la simbiogènesi —l’origen de noves rutes metabòliques, estructures o comportaments per sim- biosi— no ha cessat d’actuar. Més de qua-ranta anys després del treball pioner de Lynn Margulis, avui no hi ha dubte que els mitocondris (i tots els orgànuls que se’n deriven per adaptació a l’anaerobiosi, com els hidrogenosomes d’alguns pro-tists i fongs o els mitosomes de Giardia) tenen un origen bacterià. El mateix pas-sa amb el cloroplast de plantes i algues verdes i roges i tots els seus derivats per simbiosis secundàries. Però és cert que resta molta biosfera per explorar. Els mol·luscs saccoglossos ens donen una lliçó: a la natura podem trobar els foto-grames de la pel·lícula de l’origen i l’evo-lució de la complexitat eucariòtica.Les simbiosis entre insectes i bacte-ris es coneixen des de fa molt de temps. Una llarga tradició d’estudis bioquímics i genètics sobre la relació entre l’hoste animal i els llogaters bacterians va deixar clar ben aviat que l’associació té una base metabòlica. Les tècniques genòmiques i metagenòmiques avui permeten deter-minar amb molt de detall aquestes rela-cions sintròfiques, és a dir, l’emergència de complexitat per complementació me-tabòlica. Vegem-ne un exemple.El pugó del cedre, Cinara cedri, es distingeix d’altres pugons pel fet que al-berga, dins d’un òrgan especialitzat —el bacterioma—, no sols un tipus de bacte-ri endosimbiont (Buchnera aphidicola BCc) sinó dos: Serratia symbiotica sem-pre acompanya Buchnera. Els estudis bioquímics i genòmics han establert que els pugons poden seguir una dieta mo-nòtona de saba vegetal (rica en glícids) perquè els bacteris endosimbionts la completen amb la síntesi d’aminoàcids essencials, com el triptòfan, o vitami-nes. Un bricolatge reeixit entre la xar-xa metabòlica eucariòtica de la cèl·lula del pugó i la dels bacteris instal·lats al seu interior pot explicar l’èxit adapta-tiu d’aquests insectes.La genòmica mostra que, malgrat l’extrema reducció del nombre de gens (comparat amb bacteris propers de vida lliure, la grandària del genoma dels endosimbionts pot ser menys d’un 10 %), hi romanen els gens necessaris per millorar la dieta. La sorpresa vingué quan, en B. aphidicola BCc, s’hi identifi-caren únicament els dos gens necessaris per codificar l’enzim que catalitza la sín-tesi d’antranilat, el primer pas de la bio- síntesi del Trp. On són els gens neces-saris per completar la ruta? La resposta aparegué en seqüenciar el genoma del bacteri acompanyant, S. symbiotica, on trobem la resta de la informació. És a dir, B. aphidicola BCc sintetitza antrani-lat, el qual és emprat per S. symbiotica per fabricar el Trp, no sols el necessa- ri per a ell mateix sinó el que necessiten l’altre endosimbiont i l’hoste.2 I és que els experiments de genètica bioquímica de George Beadle i Edward Tatum sobre la biosíntesi de Trp fa milions d’anys que s’esdevenen a la natura! IDarwin va postular la descendència amb modificació i el principi de di-vergència per explicar la diversitat de la vida. La imatge d’aquell «arbre tan bell i sempre esponerós», de ramificacions sempre divergents, s’ha de completar avui amb la realitat de la simbiogènesi o fusió de branques. L’arbre de la vida és més complex del que Darwin imaginà.SIMBIOGÈNESIS METABÒLIQUES EN ANIMALSJuli Peretó Institut Cavanilles de Biodiversitat i Biologia Evolutiva de la Universitat de València / Secció de Ciències Biològiques de l’Institut d’Estudis Catalans© Imatge de fons: www.sxc.hu/profile/vancanjay1M. E. RuMpho et al. (2008), PNAS, vol. 105, p. 17867.2M. J. GosalbEs et al. (2008), Journal of Bacteriology, vol. 190, p. 6026. Pugó del cedre. © Amparo Latorre (Institut Cavanilles de Biodiversitat i Biologia Evolutiva).• ••• -- •••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• ••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••••• • • ••• • ..................................................... " ..... "~O ..................................................................................... 

Simbiogènesis metabòliques en animals

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Revistes Catalanes amb Accés Obert

Hemeroteca Cientifica Catalana