Transferencia Horizontal de Genes

La transferencia horizontal de genes es el movimiento de material genético entre organismos por medios distintos a la herencia de padres a hijos, un proceso que hace que los genomas bacterianos sean notablemente dinámicos.

Definition

La transferencia horizontal de genes es la adquisición de material genético por un organismo de una fuente distinta a su progenitor, abarcando la transformación, la transducción y la conjugación en procariotas.

Scope

Este tema abarca los tres mecanismos principales de transferencia de genes procariotas: la transformación natural, en la que las células captan ADN libre; la transducción, en la que los bacteriófagos transportan ADN entre células; y la conjugación, en la que el ADN pasa a través del contacto directo célula a célula. También aborda la recombinación del ADN transferido y las consecuencias evolutivas y aplicadas del flujo de genes entre microbios.

Core questions

• ¿Cuáles son los principales mecanismos por los cuales las bacterias intercambian ADN?
• ¿Cómo se incorpora de forma estable el ADN transferido al genoma receptor?
• ¿Por qué la transferencia horizontal de genes acelera la evolución microbiana?
• ¿Cómo contribuye la transferencia de genes a la propagación de la resistencia y la virulencia?

Key concepts

• Transformación natural y competencia
• Transducción por bacteriófagos
• Conjugación y el factor F
• Recombinación homóloga de ADN transferido
• Flujo de genes y evolución microbiana

Key theories

Mecanismos de intercambio genético

Las bacterias adquieren genes por transformación, transducción y conjugación, tres rutas distintas que permiten que el ADN se mueva entre células y se incorpore por recombinación, proporcionando variación independiente de la herencia vertical.

Mechanisms

En la transformación, las células competentes captan ADN libre del ambiente y lo integran por recombinación. En la transducción, un bacteriófago empaqueta el ADN del huésped y lo entrega a una nueva célula durante la infección. En la conjugación, una célula donante transfiere ADN, a menudo un plásmido, a un receptor a través de un apéndice especializado y contacto directo. En cada caso, el ADN entrante puede mantenerse en un plásmido o recombinarse en el cromosoma.

Clinical relevance

La transferencia horizontal de genes es una vía principal para la diseminación de genes de resistencia a antibióticos y de virulencia entre bacterias, incluso entre diferentes especies, y también se explota como una herramienta para introducir ADN en microbios en investigación y biotecnología.

History

Los experimentos de transformación de Frederick Griffith en 1928 y la posterior identificación del ADN como el principio transformador, junto con el descubrimiento de la conjugación por Lederberg y Tatum en 1946 y la descripción de la transducción, establecieron que las bacterias intercambian genes por varios mecanismos distintos.

Key figures

• Frederick Griffith
• Joshua Lederberg
• Edward Tatum

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

¿En qué se diferencia la transferencia horizontal de genes de la herencia normal?

La herencia normal, o vertical, transmite genes de una célula progenitora a su descendencia durante la reproducción. La transferencia horizontal de genes mueve genes entre organismos que no son progenitores y descendientes, por lo que una bacteria puede adquirir nuevos genes de células no relacionadas.