La Universidad de Barcelona participa en el consorcio internacional que ha secuenciado el genoma del pulgón

El genoma del pulgón Acyrthosiphon pisum, un parásito de plantas leguminosas que causa graves plagas agrícolas, ha sido secuenciado por el International Aphid Genomics Consortium (IAGC), un consorcio internacional que agrupa a científicos de todo el mundo y en el que participan los investigadores Julio Rozas y Filipe G. Vieira, del Departamento de Genética de la Facultad de Biología y del Instituto de Investigación de la Biodiversidad de la UB. El resultado se publica hoy en la revista PLoS Biology.

El A. pisum es el primer pulgón utilizado en estudios genéticos, por su rápida reproducción y fácil manipulación, y es el primer caso de insecto hemíptero con metamorfosis incompleta que tiene un genoma secuenciado. El ciclo de vida del pulgón es complejo, alterna ciclos de reproducción sexual y asexual, y es un ejemplo de alta plasticidad fenotípica en respuesta a las condiciones ambientales (polifenismo). El pulgón tiene la particularidad, además, de ser un insecto que contiene un organismo simbionte con el que ha coevolucionado (la bacteria Buchnera aphidicola) y que lo hace un excelente modelo para estudiar interacciones con microorganismos.


«El pulgón es un agente causante de plagas que provoca graves pérdidas económicas en agricultura», asegura el catedrático Julio Rozas, miembro del Grupo de Investigación Consolidado de Genética Molecular Evolutiva de la UB. «Desde el punto de vista filogenético, es muy próximo a otras especies de pulgones muy nocivas para los cultivos, como el pulgón verde del melocotonero y el pulgón ruso del trigo. Conocer su genoma nos puede ayudar a diseñar mecanismos para evitar estas plagas y explorar modelos de resistencia en insecticidas. También nos permitirá trabajar con otras especies próximas filogenéticamente, como la filoxera, que a finales del siglo xix atacó las viñas de toda Europa y también las de Cataluña».

Un genoma pequeño que facilita la secuenciación

Hasta ahora, se ha secuenciado el genoma de una veintena de artrópodos en todo el mundo. El A. Pisum, en concreto, tiene un genoma haploide de dimensiones pequeñas (464 Mb), aunque es mayor que el de otros insectos secuenciados, y con cuatro cromosomas holocéntricos. El genoma del pulgón parece tener más genes que el de otros insectos y muestra un elevado grado de duplicación génica que podría explicar la gran plasticidad fenotípica del pulgón. También se ha podido constatar que la relación entre el pulgón y la bacteria simbionte B. aphidicola, a nivel genético, va más allá de un elevado intercambio de metabolitos entre los dos organismos. «Es el primer genoma secuenciado de un animal con otro ser vivo simbionte ―a punta Rozas― y eso nos ofrece un modelo genético de estudio de coordinación de productos génicos entre huésped y simbionte».

Genética del sistema que capta las señales olfativas

El equipo científico de la UB, que también participó en la secuenciación del genoma de la mosca Drosophila, ha analizado con técnicas bioinformáticas los genes relacionados con el sistema de quimiorrecepción del insecto; en particular, con las familias multigénicas de las proteínas de unión a odorantes (OBP) y de las quimiosensoriales (CSP). «El sistema quimiorreceptor del insecto ―a firma Rozas― es básico para reconocer el entorno y reaccionar a las señales químicas del entorno ambiental, encontrar alimento, reproducirse, alimentarse, etc.». La familia de las OBP tiene un papel esencial en el proceso de la captación de las señales olfativas: son el primer punto de contacto entre el insecto y el medio externo, y modulan la relación del insecto con su entorno ambiental. El equipo de la UB, que estudia la dinámica evolutiva de esta familia de genes en varios organismos, ha descubierto que el pulgón tiene menos genes codificadores de las OBP, en comparación con otras especias de insectos.

El trabajo investigador también revela que la evolución de estas familias de genes se ajusta al denominado modelo de «nacimiento y muerte», un proceso evolutivo muy dinámico de generación y pérdida continua de genes. «Uno de los grandes descubrimientos del trabajo es este importante recambio de genes, que podría tener gran importancia biológica para la adaptación de las especies», explica Rozas. «El modelo de nacimiento y muerte, con genes que nacen por duplicación y que se pierden por deleción del genoma, podría ser un fenómeno mucho más importante de lo que se pensaba hace pocos años». En opinión de los expertos, conocer el genoma del pulgón puede ayudar al desarrollo de insecticidas específicos y a definir estrategias para evitar la infección de cultivos por el pulgón, y abrirá nuevas puertas a otros estudios en especies afines desde el punto de vista evolutivo.

Un genoma descifrado por un consorcio internacional

Creado en París en el 2003, el International Aphid Genomics Consortium (IAGC) está constituido por equipos investigadores de todo el mundo y tiene por objetivo desarrollar estudios de los pulgones o áfidos como modelo de referencia a escala molecular, celular y biológica, igual que se ha hecho con otros insectos modelo en genética y evolución (Drosophila, etc). El consorcio, liderado por un equipo del Human Genome Sequencing Center del Baylor College of Medicine (Houston), cuenta con la participación del equipo de la Universidad de Barcelona y de expertos del Centro de Regulación Genómica (CRG-UPF), Universidad de Valencia y la Consejería de Sanidad de la Generalitat Valenciana, entre otros.

Enlace al artículo:

Genome secuence of the Pea Aphid Acyrthosiphon pisun

The International Aphid Genomics Consortium. PLoS Biology, número de Febrero de 2010.

Fuente: Universidad de Barcelona.