Kostas Konstantinidis ha desafiado la creencia de larga data de que las bacterias no forman especies distintas. Su nueva investigación sugiere que las bacterias no solo forman especies, sino que también mantienen identidades cohesivas a través de un proceso similar a la reproducción 'sexual'.
Konstantinidis, profesor Richard C. Tucker en la Escuela de Ingeniería Civil y Ambiental del Georgia Tech, declaró: "La siguiente pregunta para nosotros fue cómo los microbios individuales de la misma especie mantienen su cohesión. En otras palabras, ¿cómo se mantienen similares las bacterias?"
Tradicionalmente, se pensaba que las bacterias evolucionaban principalmente a través de la fisión binaria, una forma de reproducción asexual, con intercambios genéticos poco frecuentes. Utilizando un novedoso método bioinformático y amplios datos genómicos, Konstantinidis y su equipo internacional probaron su hipótesis sobre cómo emergen y se mantienen las especies. Sus hallazgos indican que la evolución bacteriana y la formación de especies son más 'sexuales' de lo que se pensaba anteriormente.
La investigación fue publicada en la revista Nature Communications. Para investigar cómo las especies microbianas mantienen sus identidades distintas, el equipo analizó genomas completos de dos poblaciones naturales. Secuenciaron más de 100 cepas de Salinibacter ruber de salinas solares en España y analizaron un conjunto de genomas de Escherichia coli publicados anteriormente de granjas ganaderas en el Reino Unido, comparando los genomas de microbios estrechamente relacionados para ver cómo se intercambiaban los genes.
Descubrieron que un proceso llamado 'recombinación homóloga' juega un papel importante en mantener juntas las especies microbianas. La recombinación homóloga ocurre cuando los microbios intercambian ADN entre sí e integran el nuevo ADN en su genoma reemplazando su propio ADN similar. Observaron que la recombinación ocurre con frecuencia y de manera aleatoria en todo el genoma de los microbios, y no solo en unas pocas regiones específicas.
Konstantinidis dijo: "Esto puede ser fundamentalmente diferente de la reproducción sexual en animales, plantas, hongos y organismos no bacterianos, donde el ADN se intercambia durante la meiosis, pero el resultado en términos de cohesión de especies puede ser similar." Este intercambio constante de material genético actúa como una fuerza cohesiva, manteniendo a los miembros de la misma especie similares.
Los investigadores también observaron que los miembros de la misma especie son más propensos a intercambiar ADN entre sí que con miembros de diferentes especies, lo que contribuye aún más a las fronteras de las especies distintas.
Konstantinidis comentó: "Este trabajo aborda un problema importante y duradero para la microbiología que es relevante para muchas áreas de investigación, a saber, cómo definir especies y los mecanismos subyacentes para la cohesión de especies."
Esta investigación tiene implicaciones para varios campos, desde la ciencia ambiental y la evolución hasta la medicina y la salud pública, y ofrece valiosas perspectivas para identificar, modelar y regular organismos clínicamente o ambientalmente importantes. La metodología desarrollada durante la investigación también proporciona un kit de herramientas molecular para futuros estudios epidemiológicos y de microdiversidad.