España es el segundo productor mundial de mejillón después de China, el cual se produce prácticamente en su totalidad en Galicia, siendo para esta comunidad, uno de los animales más importantes por su relevancia económica. Ahora, un equipo liderado por David Posada, de la Universidad de Vigo, y Antonio Figueras, del Instituto de Investigaciones Marinas (IIM-CSIC), también de la misma ciudad, publica en la revista Genome Biology, la descripción completa del genoma del mejillón, el cual está compuesto por 65000 genes, más del doble del Homo sapiens, y muestra una gran variabilidad entre los individuos. Este hallazgo, puede abrir el camino para descubrir las claves de la gran capacidad de resistencia de este molusco.
Este estudio, se inició ya hace unos diez años, con la secuenciación de los genomas de “Pura” y “Lola”, dos mejillones hembra recogidos en la Ría de Vigo como referencia. Los científicos detectaron muchas diferencias entre ambos ejemplares y decidieron extender el trabajo a otros 14 ejemplares de Galicia y de Italia, habiendo que indicar que, normalmente, para este tipo de estudios, se suele secuenciar solo un individuo para obtener el genoma de toda la especie. Finalmente, consiguieron ensamblar un gran genoma del mejillón de 1,28 Gigabytes de tamaño.
Pero además de constatar la curiosa arquitectura genómica de este molusco a través de la secuenciación, incorporando las nuevas tecnologías que han ido apareciendo desde el inicio del proyecto, los expertos también cultivaron familias en los laboratorios de Bouzas del IIM, para comprobar que los 45.000 genes centrales estaban en padres e hijos, pero los 15.000 prescindibles podían aparecer o no. “Confirmamos el hallazgo por dos vías distintas. El círculo estaba cerrado”, apunta Figueras.
La secuenciación del genoma del mejillón Mytilus galloprovincialis, ha costado casi una década de esfuerzos, pero ha revelado un “hito científico brutal”. Expertos del Instituto de Investigaciones Marinas-CSIC y de la Universidad de Vigo, han descubierto que la especie cuenta con 65.000 genes, frente a los 20.000 del ser humano, y además, el 20% de ellos no son compartidos por todos los individuos. Esta enorme variabilidad, no había sido descrita hasta el momento en ningún otro animal, solo en virus, bacterias y en algunas plantas y hongos, y vuelve a poner sobre la mesa el elevado potencial biotecnológico del bivalvo para el tratamiento de enfermedades, incluida la Covid-19.
“Hemos descubierto que el genoma del mejillón es un pangenoma, compuesto de un conjunto central de 45.000 genes más unos 15.000 genes prescindibles. Estos están sujetos a variaciones de presencia o ausencia de genes, lo que significa que pueden faltar por completo en algunos individuos”, explica el investigador del CSIC y corresponsable del proyecto Antonio Figueras.
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Un pangenoma contiene un conjunto de genes centrales presentes en todos los individuos de la misma especie, fundamentales para la supervivencia, y genes prescindibles, que solo se encuentran en un subconjunto de los individuos y generalmente tienen funciones accesorias. Además, los genes prescindibles, suelen pertenecer a familias de genes “jóvenes” expandidas recientemente, que se han especializado en funciones de supervivencia, lo que podría ser la clave para explicar la capacidad de recuperación e invasión del mejillón.
“Esta revolución biológica aparecerá en unos años en los libros de texto. El genoma del mejillón es en realidad un pangenoma, es decir, un conjunto de genomas individuales repartidos por todo el mundo. Y además, 15.000 de sus 65.000 genes están afectados por el fenómeno de ausencia/presencia y, aunque se les denomina prescindibles, en realidad, son dramáticos para la supervivencia porque están relacionados con la respuesta inmune, la reproducción o el crecimiento. Y ambas cosas se han descrito por primera vez en el mundo en animales”, subraya Antonio Figueras.
Por su parte, David Posada, señala que “este tipo de arquitectura genómica es un fenómeno nuevo en animales. Que un animal tenga un 20% distinto su genoma que otro de su misma especie, es realmente inaudito. Al principio pensamos que era un error, pero al final pudimos comprobar que era cierto”, precisa.
“Creíamos que los mejillones de una misma roca o de una batea eran hermanos, pero puede haber una enorme variación de unos 5.000 genes. Han evolucionado y esta población mezclada puede resistir la contaminación, diferentes patógenos o la acidificación provocada por el cambio climático. Son un ejército preparado para resistir cualquier amenaza”, indica Figueras.
Así pues, esta investigación supone la primera descripción de un pangenoma en un animal, así como la existencia de un fenómeno masivo de ausencia y presencia de genes en este reino, algo que solo se había descubierto en microorganismos y de forma ocasional en plantas, microalgas y hongos.
Tal y como explican Figueras y Posada, los mejillones están constantemente expuestos a todo tipo de patógenos y contaminantes, más su cabe porque se alimentan mediante la filtración de nutrientes en las contornas en las que viven. Pero, a pesar de esto, son capaces de resistir sin presentar las grandes mortalidades que, de cuando en cuando, padecen otros bivalvos como la ostra, la almeja o el berberecho. Asimismo, contienen una gran cantidad de péptidos con un probado efecto antiviral, antibiótico y regenerador, que podrían utilizarse en tratamientos frente a diversas dolencias.
Esta resistencia a condiciones ambientales adversas, que incluso le confiere al mejillón la denominación de especie invasora, se podría explicar por las características que descubrieron en su genoma. “Es posible que la arquitectura pangenómica del genoma del mejillón proporcione una ventaja selectiva para su población”, subraya Figueras. Además, cabe indicar que estos genes suelen pertenecer a familias de genes “nuevos” expandidas recientemente, que se especializaron en funciones de supervivencia, lo que podría ser la clave para explicar la capacidad de recuperación e invasión del mejillón.
“Creemos, tras analizar las funciones de esos genes, que es una estrategia evolutiva que les permite adaptarse a todo tipo de circunstancias. Los mejillones son unos bichos durísimos prácticamente no hay ningún sitio con clima templado donde n haya mejillones”, indica Posada.
Por otro lado, la secuenciación del genoma del mejillón también ha permitido a los científicos profundizar más en la elevada variabilidad de las secuencias de las moléculas antimicrobianas que contienen. A nivel práctico, este conocimiento permitirá a los científicos entender cómo funcionan estas moléculas y su diversidad. “Este trabajo permitirá desarrollar herramientas genómicas que puedan servir en el futuro para protegerlos de posibles enfermedades, o para mejorar su producción y calidad”, explica el investigador de la Universidad de Vigo.
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De hecho, los estudios de Figueras y de su grupo de Inmunología y Genómica del IIM ya han demostrado que estos bivalvos también contienen péptidos con actividad antimicrobiana y antiviral efectiva frente a patologías humanas como el herpes, y moléculas que pueden ayudar a regenerar heridas. Y actualmente, también analizan su potencial para combatir el SARS-CoV-2 utilizando virus similares.
“Solo hemos rascado la superficie. Esto no es más que el principio. No sabemos cuántos genes nos faltan en la colección. Algunos de los que irán apareciendo ya los conocemos y otros se tendrán que ir estudiando para determinar qué funciones tienen y por qué los mejillones son capaces de estar vivos a pesar de tenerlos o no. Ahora mismo, estamos colaborando con expertos de Chile para secuenciar ejemplares de aquel país”, revelan.
“España es el primer país productor de Europa y el segundo del mundo después de China. Y más del 90% procede de Galicia. Pero el mejillón da para mucho más que para comer, es nuestra asignatura pendiente. Deberíamos contar con un instituto de investigación dedicado en exclusiva para extraer todo el potencial biotecnológico que atesora. Nos preocupamos por cómo llegar a Marte y aquí al lado tenemos una especie que es una mina de oro”, concluye Antonio Figueras.
Fuentes: GCiencia, Faro de Vigo y ecoticias.com
