Etimológicamente, la filogenética consiste en determinar relaciones (filos-) de origen (-genética). Normalmente esto implica dibujar un arbolito que refleje el orden de separación entre los linajes que conducen a cada bicho en cuestión.
El trabajo que acabamos de publicar, en colaboración con el laboratorio de la Dra. Gabriela Olmedo-Álvarez del CINVESTAV-Irapuato (1), comenzó con la simple idea de poner al día un trabajo previo en el que encontramos que los Bacillus, unas bacterias de origen acuático se concentraban en un solo clado o grupo filogenético, separado del resto de los Bacillus (2). Puesto que la base de datos de genomas crece constantemente, y puesto que el laboratorio de la Dra. Olmedo sigue secuenciando Bacillus de origen acuático, pensamos que era una buena idea checar si los resultados anteriores resistirían la nueva avalancha de datos. Así de … simple (?).
Es así que lo primero fue seleccionar los tipos de árboles a construir. En el trabajo anterior se generaron cuatro tipos de árboles filogenéticos: el primero, hecho con las secuencias del gen del rRNA 16S; el segundo, con las proteínas concatenadas codificadas por los genes compartidos por todos los genomas analizados (“core genome” o “genoma central”); el tercero hecho considerando a la similitud de las proteínas compartidas entre cada par de genomas (“genomic similarity score” o “similitud genómica” o GSS), y el cuarto hecho con las proteínas concatenadas codificadas por 20 genes compartidos entre los genomas analizados (20 COGs). Así las cosas, se decidió usar el rRNA 16S, el genoma central y GSS. Sin embargo, en lugar de considerar a los 20 COGs, se seleccionaron proteínas “marcadoras” para filogenómica sugeridas por otros autores, que termina siendo un subgrupo del genoma central (tal como lo fue el de 20 COGs usado anteriormente).
Y bueno, lo que encontramos en todas las filogenias (16S, proteínas marcadoras, y genoma central), fue que los Bacillus acuáticos no forman un solo grupo, sino que se reparten en todo el árbol. Sin embargo, el agrupamiento-jerárquico-que-pretende-reflejar-filogenia, GSS, mostraba a los Bacillus acuáticos más unidos que lo que mostraban los árboles propiamente filogenéticos. ¡Oh! Esto nos sorprendió porque esperábamos que, como en el trabajo anterior, el GSS coincidiera con las filogenias. Así que nos pusimos a buscar una explicación.
La diferencia principal es que los árboles filogenéticos usan proteínas codificadas por genes compartidos entre todos los organismos, mientras que el GSS considera a las proteínas codificadas por los genes compartidos entre cada par de genomas. No es raro que las bacterias reciban genes vía transferencia horizontal (genes provenientes de bacterias de distintos linajes), de manera que esto nos hizo pensar que quizá las diferencias se debían a que los organismos acuáticos comparten más genes que lo que se esperaría por su historia filogenética vertical (herencia de células madre a células hijas), que es la historia que se espera sea reflejada por los genes compartidos entre todos los Bacillus. ¿Porqué sucedería algo así? ¿Cómo pueden estos organismos compartir más genes que lo que se esperaría por su herencia vertical? Bueno, quizá la parte del contenido genético adquirida por transferencia horizontal se ve influenciada por el ambiente.
Procedimos así a clasificar a los Bacillus en sus respectivos ambientes, y a hacer un análisis de contenido genético por grupos ambientales, además de producir agrupamientos jerárquicos basados en contenidos genéticos compartidos, los cuales pusieron, de nuevo, a más Bacillus acuáticos juntos que los árboles propiamente filogenéticos. Así, encontramos varios genes que parecen estar relacionados con los ambientes de los cuales se aislaron los Bacillus analizados. Algunos de estos genes ya habían sido reportados anteriormente en relación con los ambientes específicos de algunas de estas bacterias. Estos resultados sugieren que, efectivamente, el contenido genético se puede ver influenciado por el ambiente, un fenómeno que nos gusta describir como homoplasia de contenido genético.
Figura asociada Reconstrucción filogenética de diversos aislados de Bacillus, basado en 196 grupos de proteínas. Tomada de Hernández-González et al (2018). BMC Evol Biol. 18: 148
Referencias
- Hernández-González IL, Moreno-Hagelsieb G, Olmedo-Álvarez G (2018) Environmentally-driven gene content convergence and the Bacillus phylogeny. BMC Evol Biol 18: 148.
- Alcaraz LD, Moreno-Hagelsieb G, Eguiarte LE, Souza V, Herrera-Estrella L, Olmedo G (2010) Understanding the evolutionary relationships and major traits of Bacillus through comparative genomics. BMC Genomics 11: 332.
