Sequencing of the mussel genome reveals a system of genes that could explain its great immune resistance

• Unha alta porcentaxe de “xenes prescindibles”, que non se atopa en todos os individuos, está relacionado coa supervivencia, o que explicaría a súa capacidade de adaptación
• Ademais do seu interese comercial, esta especie conta con moléculas que teñen actividade antibacteriana e antivírica

Madrid, mércores 11 de novembro de 2020. Un equipo coordinado por científicos do Consello Superior de Investigacións Científicas (CSIC) e a Universidade de Vigo secuenciou o xenoma completo do mexillón mediterráneo ( Mytilus galloprovincialis), unha investigación que, ademais de revelar que a especie contén 65.000 xenes, máis do dobre que os do ser humano, sacou á luz algunhas claves para comprender a enorme capacidade de adaptación e resistencia á tensión deste “ superorganismo mariño”. O traballo, publicado na revista Genome Biology e do que se fixo eco a revista Science, desvelou unha arquitectura xenómica totalmente inusual para un animal. Este sistema está baseado en xenes que comparten todos os individuos da especie e en aproximadamente un 20% de “xenes prescindibles”, que non son compartidos por todos e que están relacionados con funcións de supervivencia. Este coñecemento podería ser aplicado, por exemplo, no deseño de novos tratamentos fronte a enfermidades.

Os mexillóns están constantemente expostos a unha ampla gama de microorganismos potencialmente patóxenos e outros contaminantes, xa que se alimentan por filtración. Con todo, mostran unha elevada resistencia, a diferenza doutros bivalvos. Así mesmo, conteñen unha gran cantidade de péptidos antimicrobianos, moléculas con actividade antibacteriana que ademais protexen fronte a virus de distintas especies, incluídos algúns humanos.

Os investigadores ensamblaron un xenoma de referencia do mexillón Mytilus galloprovincialis de 1,28 gigabytes de tamaño (o do ser humano é de 3,3 gigabytes) e acharon que este bivalvo ten aproximadamente 65.000 xenes, mentres que o ser humano ten 30.000. Ademais, secuenciaron o xenoma doutros 14 individuos de dúas poboacións independentes de Galicia e Italia.

“Descubrimos que o xenoma do mexillón é un pangenoma, composto dun conxunto central de 45.000 xenes máis uns 15.000 xenes prescindibles. Estes están suxeitos a variacións de presenza ou ausencia de xenes, o que significa que poden faltar por completo nalgúns individuos”, explica o investigador do CSIC e corresponsable do proxecto, Antonio Figueras, que traballa no Instituto de Investigacións Mariñas ( IIM-CSIC), en Vigo.

Pola súa banda, David Posada, investigador da Universidade de Vigo e coautor principal da investigación xunto a Figueras, sinala que “este tipo de arquitectura xenómica é un fenómeno novo en animais”. “Que un animal teña un 20% do seu xenoma distinto que outro do súa mesma especie é realmente inaudito. Ao principio pensamos que era un erro, pero ao final puidemos comprobar que era certo”, precisa.

Este traballo contou tamén co labor crave de científicos da Universidade de Trieste, con Marco Gerdol como primeiro autor, e a Universidade de Padua (ambas as en Italia); o Instituto de Bioloxía Evolutiva (CSIC- UPF), e o Centro Nacional de Análise Xenómica ( CNAG- CRG), cuxos científicos, con Tyler Allioto e Marta Gut á fronte, coordinaron a ensamblaxe e a secuenciación do xenoma.

Un valor adaptativo

Un panxenoma contén un conxunto de xenes centrais presentes en todos os individuos da mesma especie, fundamentais para a supervivencia, e xenes prescindibles, que só se atopan nun subconxunto dos individuos e xeralmente teñen funcións accesorias. Ademais, os xenes prescindibles adoitan pertencer a familias de xenes “novos” expandidas recentemente, que se especializaron en funcións de supervivencia, o que podería ser a clave para explicar a capacidade de recuperación e invasión do mexillón.

“Esta resistencia a condicións ambientais adversas, que mesmo chega a conferirlle ao mexillón a denominación de especie invasora, poderíase explicar polas características que descubrimos no xenoma. É posible que a arquitectura panxenómica do xenoma do mexillón proporcione unha vantaxe selectiva para a súa poboación”, subliña Figueras.

“Cremos, tras analizar as funcións deses xenes, que é unha estratexia evolutiva que lles permite adaptarse a todo tipo de circunstancias. Os mexillóns son uns bichos durísimos; practicamente non hai ningún sitio con clima temperado onde non haxa mexillóns”, indica Posada.

Primeiro panxenoma en animais

Esta investigación supón a primeira descrición dun panxenoma nun animal (metazoo), así como a existencia dun fenómeno masivo de ausencia e presenza de xenes neste reino, algo que só se descubriu en microorganismos e de forma ocasional en plantas, microalgas e fungos.

Nas bacterias, os xenes prescindibles proporcionan vantaxes evolutivas que melloran a capacidade de migrar a novos nichos ecolóxicos e proporcionan unha contribución significativa á variación fenotípica das plantas. “Cremos que as funcións asociadas aos 15.000 xenes prescindibles do mexillón supoñen tamén un recurso invaluable para esta especie”, indica o investigador do CSIC.

A secuenciación do xenoma do mexillón tamén permitiu aos científicos profundar máis na elevada variabilidade das secuencias das moléculas antimicrobianas que conteñen. A nivel práctico, este coñecemento permitirá aos científicos entender como funcionan estas moléculas e a súa diversidade. “Este traballo permitirá desenvolver ferramentas xenómicas que poidan servir no futuro para protexelos de posibles enfermidades, ou para mellorar a súa produción e calidade”, explica o investigador da Universidade de Vigo.

O mexillón é o de maior produción na acuicultura de España (o noso país é o segundo produtor mundial despois de China) e dos máis importantes de Europa, alcanzando regularmente as 250.000 toneladas anuais. Prodúcese practicamente na súa totalidade en Galicia, un cultivo que se leva a cabo en balsas flotantes ou bateas ordenadas en polígonos, cuxa disposición e número están controlados polas autoridades autonómicas.

Alda Ólafsson/CSIC Comunicación