RRNA Y FILOGENIA: VENTAJAS Y DESVENTAJAS DE SU USO (ALTERNATIVAS AL RRNA).

INTRODUCCIÓN

La filogenia es el estudio de la evolución y desarrollo de las especies. La comparación de secuencias de algunas macromoléculas, es la forma más precisa y confiable para inferir en las relaciones filogenéticas. Estos datos, son preferibles sobre de otros métodos moleculares por poseer cercanías evolutivas, debido a que permiten interpretaciones cuantitativas y directas, además que van conformando una creciente base de datos para subsecuentes referencias.

Nos encontramos en un nuevo periodo para la microbiología (y, en especial, para la microbiología ambiental) y esto es debido a la gran información que encontramos cuando utilizamos los nuevos métodos en biología molecular a la hora de caracterizar los microorganismos. A pesar de que se sabe que un gran porcentaje del balance total de la biosfera depende de los microorganismos, sólo se conocían alrededor del 1% del total. Esto es debido a las deficiencias que propiciaban los estudios usados que estaban basados en caracteres morfológicos, fisiológicos (necesidad de nutrientes) y estructurales (diferencias entre lípidos de membranas). Para todos ellos era prerrequisito esencial el cultivo, pero los medios actuales de cultivo no dejaban cultivar ni una mínima parte de los microorganismos existentes (por distintas razones como pueden ser desconocimiento de los nutrientes requeridos, de las condiciones de la atmósfera, etc.).

Las técnicas del DNA recombinante nos ayudan a subsanar estos problemas y a clasificar a los organismos de un modo más correcto, de acuerdo a su filogenia. Estos estudios podemos hacerlos estudiando la secuencia total de nucleótidos del genoma del microorganismo, pero actualmente se utilizan los estudios del rRNA 16S o 18S, porque son secuencias que se han mantenido bastante uniformes a lo largo de la evolución, y por eso se ven claramente las diferencias entre los distintos microorganismos y se pueden realizan árboles filogenéticos y esquemas evolutivos.

El paso principal llegó con Carl Woese, quién comparando secuencias de rRNA estableció un árbol filogenético que puede ser usado para relacionar todos los organismos, así como para reconstruir la historia de la vida. Así se reconocieron las tres líneas primarias de evolución, denominadas dominios los cuales son Eucarya (eucariotas), Bacteria (inicialmente eubacterias) y Archeae (inicialmente arqueobacterias).

Los estudios de la subunidad pequeña del rRNA han hecho que haya una revisión de todos estos conceptos y nociones. Estos estudios filogenéticos basados en el rRNA nos dan una información que hace organizar a los distintos organismos de otro modo como podemos ver en el árbol de la vida. (Dams, 1988)

Fig. 1 Árbol filogenético basado en las secuencias de rRNA.

rRNA y FILOGENIA

Un árbol filogenético o árbol de la evolución o de la vida es un diagrama de ramificación o "árbol" que muestra las relaciones evolutivas entre las diferentes especies inferidos biológicas u otras entidades sobre la base de similitudes y diferencias en las características de su físico y/o genéticos. Y el rRNA es un excelente marcador molecular para la reconstrucción de la mayoría de las relaciones filogenéticas

El ribosoma 70S se compone de dos subunidades desiguales en tamaño, con valores de sedimentación de 30S y 50S. la subunidad pequeña y la grande respectivamente. (Ver fig. 2)

Fig. 2 Composición del Ribosoma.

Debido a que los ribosomas son críticos para la función celular e interaccionan con un gran número de otras moléculas, incluyendo el RNA mensajero y el RNA de transferencia, las secuencias de las moléculas de rRNA están altamente obligadas y se han conservado notablemente a través de la evolución. Además, las secuencias de los genes que codifican para el rRNA, se encuentran dentro de las más altamente conservadas ya identificadas.

Estas estructuras primarias están compuestas por regiones alternadas de alta y baja variabilidad. Las regiones con secuencias variables contienen información de bajo nivel filogenético, mientras que las regiones con secuencias preservadas contienen información de los eventos evolutivos más tempranos. Así mismo, existe una gran cantidad de copias de rRNA en una bacteria que esté en fase de crecimiento. Por lo dicho anterior mente es que se dice que el rRNA es un marcador molecular para la construcción del árbol filogenético.

Carl Woese y algunos de sus colegas decidieron examinar la secuencia del rRNA 16S de muchos organismos, con especial énfasis en bacterias inusuales que previamente eludieron colocación filogenética, él decidió estudiar el rRNA 16S por su universalidad y su alta conservación en estructura y función para la construcción de un árbol filogenético. Después propuso que los procariotes fueran divididos en 2 grupos, llamados arqueobacterias y eubacterias, los cuales son tan diferentes uno de otro, como cualquiera de ellos lo es de los eucariotes.( Pace, 1986)

Se cree que análisis más adecuado para establecer relaciones filogenéticas es el análisis del rRNA 16S ya que parece ser el más adecuado con seres procariotas, la metodología utilizada para estudiar estas secuencias, recaía en el aislamiento exitoso del rRNA, seguido de la secuenciación directa utilizando transcriptasa inversa.

Actualmente, estas secuencias pueden ser clonadas y detectadas por hibridación, con genes que codifican para sondas de rRNA (rDNA) de un organismo diferente. La utilización del PCR, permite amplificar específicamente la región a secuenciar, utilizando una corta selección de primers. Estas secuencias amplificadas específicamente, pueden ser subclonadas para secuenciarse por métodos convencionales.

Se usan dos estrategias a la hora de aislar genes de rRNA del total de los ácidos nucleicos. Una aproximación es clonar fragmentos al azar de DNA del medio

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