La movilidad de factores de simbiosis en un vecindario de rizobacterias
Un tema frecuente en el estudio de la evolución de la cooperación mutualista en poblaciones naturales es la aparición de mutantes “egoístas”, que han perdido genes involucrados en la simbiosis, los cuales compiten con los simbiontes mutualistas por los recursos del hospedero. Las bacterias del género Mesorhizobium comúnmente forman asociaciones mutualistas con legumbres, y sus genes involucrados en la simbiosis se encuentran agrupados en “islas” (IS) con sitios de integración conservados en el cromosoma. Ante la falta de una perspectiva de genómica poblacional en la prevalencia de módulos genéticos asociados con la simbiosis en organismos cercanamente emparentados, Porter y compañía investigaron las bases genómicas de la variación en la cooperación y el pan-genoma de la IS de una población de Mesorhizobium aislada de nódulos de Acmispon wrangelianus. Para ello secuenciaron 48 genomas, de los cuales 38 pertenecían a una población focal con 99.8% de identidad en el gen de rRNA 16S y 97.5% de identidad nucleotídica a nivel genómico.
Los autores encontraron que dentro de esta población focal, la mayoría de los organismos presentaron la IS aunque encontraron 6 cepas sin ella. Aunque observaron variación en el fenotipo del hospedero al ser inoculado con estos organismos, encontraron que la varianza en el número de nódulos y el porcentaje de nitrógeno en las hojas fue explicada en su mayor parte por el genotipo del simbionte inoculado (50% y 64%, respectivamente). Esta variable también influyó en la masa del tejido aéreo aunque en una menor magnitud (31%). También observaron que las cepas de Mesorhizobium fueron menos cooperativas si tenían menos genes de simbiosis y que el contenido de estos genes era menor en genomas pequeños. Además, encontraron 10 genes fuera de la IS que presentaron asociación con el fenotipo del hospedero. De los miembros de la población focal, las cepas sin la IS también presentaron menos genes relacionados con la transferencia horizontal de genes (THG). Al analizar la identidad pareada entre todos los genes relacionados con la simbiosis y transferencia horizontal de genes, encontraron 21 grupos de segregación, que presentaron topologías similares dentro de cada grupo en árboles filogenéticos. Finalmente, fue posible recuperar la IS en las cepas de Mesorhizobium aisladas tras varias generaciones de cultivo en el laboratorio. Este estudio revela la frecuencia de genes relacionados con el mutualismo en poblaciones naturales y su efecto en el hospedero.
Porter, Stephanie S., et al. “Dynamic genomic architecture of mutualistic cooperation in a wild population of Mesorhizobium.” The ISME Journal (2018): 1.
